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DECIMA NOVENA
PROMOCION DE
ELECTRICIDAD
2013-2015
Instituto Emiliani Somascos
Guatemala, 2015
INSTRUCTOR:
Prof. Milton Noé Tocay Quiyuch
INTEGRANTES:
Castillo Pérez, Victor Eduardo
Dell García, Diego Pablo
Díaz Oromán, Saúl
Guzman Rojas, Fernando Isaías
López Tocay, Kevin Alexander
Marroquín Sequén, Luis Esteban
Miranda Vega, Luis Carlos
Montealegre Rosales, Eduardo René
Ovando Samayoa, Oscar Gabriel
Ramírez Jiménez, José Humberto
Román Arévalo, Erick André
Tepéu Bor, Davíd Eliséo
Velásquez Flores, Jefree Alejandro
“La Felicidad No Se Produce Por
Grandes Golpes De Fortuna, Que
Ocurren Raras Veces, Si No Por
Pequeñas Ventajas Que Ocurren
Todos Los Días.”
DEDICATORIA:
Agradecemos a Dios por darnos la vida necesaria y por hacernos cumplir nuestras metas,
porque siempre nos ilumino y estuvo allí para que saliéramos adelante en lo que queríamos.
Por eso con nuestro más grande respeto y profundo cariño, dedico hoy estas palabras.
A DIOS: Por habernos permitido nacer en esta tierra y así mismo por habernos ayudado tantos
años porque gracias a él hemos logrado con gran satisfacción cursar una gran profesión como
lo que es Electricidad y así mismo permitido subir unos cuantos escalones a lo que es la
industria, por habernos ayudado en los momentos duros y no habernos dejado desfallecer y por
haber estado siempre cuando lo necesitamos.
A NUESTROS PADRES: Por el apoyo económico Y emocional que recibimos de parte de ellos,
por habernos brindado en esta etapa de su amor y sus regaños constantes, porque gracias a
ellos hoy estamos concluyendo una gran etapa de nuestra vida y por querernos hacer bien
sacándonos adelante con su lucha.
A NUESTRAS FAMILIAS: Por ser nuestra inspiración y fuerza para haber cursado y sacado
esta etapa de nuestra vida, por nunca dejarnos y siempre estar cuando los necesitamos.
A NUESTROS PROFESORES: Ya que gracias a ellos estamos de la misma manera hasta
aquí, por haber sido ejemplo de esta etapa y por habernos ayudado y enseñado por ponernos
retos haciendo más grande nuestra lucha del día a día, pero que agradecerles por su confianza
ya que ellos sabían que lo podíamos lograr.
A NUESTRO INSTRUCTOR: Por impartirnos su conocimiento sin algún recelo, Y por dar lo
mejor de sí cada día, Haciéndonos recapacitar en nuestros errores y tratando de que no
tropecemos constantemente en lo que queríamos lograr.
A NUESTROS COMPAÑEROS Y AMIGOS: Por el apoyo, y por valorar la amistad
especialmente a Los que comenzamos y continuamos en el taller como familia hasta el final, por
haber salido juntos adelante por nunca habernos abandonado y por ser parte de la carrera y de
esta pequeña etapa que hemos vivido y por ser todos especiales porque a pesar de las
pequeñas indiferencias siempre existió la hermandad.
A todos ellos gracias porque nunca nos dejaron abandonados y por habernos dado esos
ánimos, fuerzas y ayuda necesaria en lo que nunca entendíamos a pesar de las diferencias que
alguna vez pudieron existir.
AL INSTITUTO EMILIANI: Por habernos enseñado a ser unas personas correctas y de bien por
habernos llevado con valores en este pequeño ciclo de vida, por las exigencias diarias, por
formarnos como personas de bien, por habernos regalado la hermosa experiencia de un retiro,
por lo duro que fue porque gracias a esto sabemos que somos capaces de superar cualquier
reto que se nos venga más adelante, por todo esto y por muchas cosas más gracias, de verdad
agradezco a mi Instituto EMILIANI, el cual siempre mis compañeros y yo llevaremos en el
corazón, con esto me despido. GRACIAS…………….
Introducción
Con el pasar del tiempo las personas han creado necesidades que con el tiempo se han vuelto
necesidades básicas, que por costumbre no logramos pasar un instante en que busquemos la manera de
satisfacerlas, por ellos nos vemos involucrados en buscar energía en este caso energía eléctrica, para
ello tenemos que tomar en cuenta que existen ciertas normas y leyes que nos autoriza de una forma
segura tener el control de esta área.
Para nosotros el área eléctrica ha tenido influenza en nuestros conocimientos dado que al darnos cuenta
que existe una necesidad de esta magnitud, tratamos de la mejor manera posible obtener un aprendizaje
para cumplir con la satisfacción de las personas.
El área eléctrica está dividida en una serie de extensas ramas las cuales se ponen en práctica al
momento de trabajar en domicilio o en las grandes industrias. Estos conocimientos nos permiten
determinar de forma adecuada el proceso de ciertas situaciones.
Teniendo en haber personas que conozcan y practiquen las distintas ramas. Ya que al tener un circuito,
un motor u otro tipo de conexiones estos tienen un correcto y efectivo funcionamiento y para ellos es que
las personas deben ser capacitadas con amplios conocimientos.
1
Contenido
ADEMÁS DE SER UN SERVICIO ES UNA NECESIDAD BÁSICA PARA PODER REALIZAR UNA
GRAN CANTIDAD DE ACTIVIDADES, SEA LA ILUMINACIÓN NECESARIA PARA EL ÁMBITO
ESCOLAR A LA HORA DE LEER UN LIBRO O ESCRIBIR A MANO, COMO TAMBIÉN LAS TAREAS
DESTINADAS A LA INDUSTRIA Y NEGOCIOS, BRINDANDO LA ALIMENTACIÓN ENERGÉTICA
NECESARIA PARA QUE FUNCIONE UNA MAQUINARIA, UN ARTEFACTO O BIEN UN DISPOSITIVO
..................................................................................................................................................................... 13
ELECTRÓNICO QUE REQUIERE DE UNA ALIMENTACIÓN DE ENERGÍA PARA PODER
TRABAJAR.EXISTEN DISTINTAS FORMAS DE PODER OBTENER ENERGÍA ELÉCTRICA,
TENIENDO DIFERENCIACIÓN E IMPORTANCIA (SOBRE TODO EN LOS ÚLTIMOS AÑOS)
AQUELLA QUE SE OBTIENE UTILIZANDO RECURSOS NO RENOVABLES, SIENDO ESTOS LA
TRANSFORMACIÓN DE CALOR MEDIANTE LA QUEMA DE COMBUSTIBLES FÓSILES O
CUALQUIER OTRO TIPO DE HIDROCARBUROS, MIENTRAS QUE POR OTRO LADO TENEMOS
LAS CONSIDERADAS ENERGÍAS LIMPIAS, QUE PROVIENEN DE LA UTILIZACIÓN DE RECURSOS
RENOVABLES.ESTE ÚLTIMO GRUPO TIENE POR EJEMPLO LA UTILIZACIÓN DE TURBINAS
EÓLICAS COMO TECNOLOGÍA PARA PODER OBTENER ENERGÍA EÓLICA QUE ES
TRANSFORMADA A ENERGÍA ELÉCTRICA. .......................................................................................... 13
HISTORIA DE LA ELECTRICIDAD ............................................................................................................ 13
QUE ES ELECTRICIDAD ........................................................................................................................... 14
CARGA ELECTRICA .................................................................................................................................. 14
CARGA POR INDUCCION ......................................................................................................................... 15
LEY DE ATRACCION Y REPULSION ....................................................................................................... 15
CAMPO ELECTROSTATICO ..................................................................................................................... 16
PARTICULA: ............................................................................................................................................... 16
PARTICULAS ESTABLES ......................................................................................................................... 16
ELECTRÓN: ............................................................................................................................................................ 16
PROTON:................................................................................................................................................................. 16
NEUTRON: .............................................................................................................................................................. 16
PARTICULAS INESTABLES...................................................................................................................... 16
POSITRON: ............................................................................................................................................................. 16
NEUTRINO Y ANTINEUTRINO: .............................................................................................................................. 16
MOLECULAS: ......................................................................................................................................................... 17
PARTES DEL ATÓMO ............................................................................................................................... 17
IONIZACIÓN ............................................................................................................................................... 17
LEY DE CARGAS ....................................................................................................................................... 18
POR REACCIONES QUÍMICAS ................................................................................................................. 18
POR CALOR ............................................................................................................................................... 19
2
POR LUZ ..................................................................................................................................................... 19
POR MAGNETISMO ................................................................................................................................... 21
PARA QUE SIRVEN LOS EMPALMES ..................................................................................................... 22
DOBLE TORSIÓN ....................................................................................................................................... 23
DE DERIVACIÓN ........................................................................................................................................ 23
PALME TRENZADO O COLA DE RATÓN ................................................................................................ 24
SEGÚN LA ELECTRICIDAD ...................................................................................................................... 24
CONDUCTORES ........................................................................................................................................ 24
AISLANTES: ............................................................................................................................................... 25
CORRIENTE ELECTRICA .......................................................................................................................... 26
MEDICION DE LA CORRIENTE ................................................................................................................ 27
VOLTAJE O DIFERENCIA DE POTENCIAL ............................................................................................. 27
EL CONCEPTO DE RESISTENCIA ELECTRICA...................................................................................... 28
POTENCIA Y ENERGIA ELECTRICA ....................................................................................................... 30
CAIDA DE VOLTAJE .................................................................................................................................. 31
CAJAS Y ACCESORIOS PARA CANALIZACION CON TUBOS ............................................................. 33
CONDUCTORES ........................................................................................................................................ 33

GENERADORES: ............................................................................................................................... 34

CONDUCTORES: ............................................................................................................................... 34

RECEPTORES: ................................................................................................................................... 34

ELEMENTOS DE MANIOBRA: .......................................................................................................... 34

ELEMENTOS DE PROTECCIÓN ....................................................................................................... 34
POR EL TIPO DE SEÑAL: ......................................................................................................................... 35
POR EL TIPO DE REGIMEN: ..................................................................................................................... 35
PARTES DE UN CIRCUITO ....................................................................................................................... 36
PARA ANALIZAR UN CIRCUITO DEBEN DE CONOCERSE LOS NOMBRES DE LOS ELEMENTOS QUE LO FORMAN. A CONTINUACIÓN
SE INDICAN LOS NOMBRES MÁS COMUNES...................................................................................................................... 36
CIRCUITOS CONECTADOS EN SERIE: ................................................................................................... 36
CIRCUITOS CONECTADOS EN PARALELO: .......................................................................................... 36
POLARIDAD:.............................................................................................................................................................. 37
TENSIÓN:.................................................................................................................................................... 37
INTENSIDAD: ............................................................................................................................................. 37
RESISTENCIA ............................................................................................................................................ 38
ACOMPLAMIENTO DE RESISTENCIA: .................................................................................................... 39
3
RESISTOR .................................................................................................................................................. 39
CODIGO DE COLORES ............................................................................................................................. 40
COMO LEER EL VALOR DE UNA RESISTENCIA ................................................................................... 41
EJEMPLOS ................................................................................................................................................................. 42
RESISTORES FIJOS .................................................................................................................................. 42
CLASIFICACION DE LOS RESISTORES FIJOS ...................................................................................... 42
RESISTORES NO BOBINADOS ................................................................................................................ 43
RESISTORES DE CAPA METALICA ........................................................................................................ 43
RESISTORES BOBINADOS ...................................................................................................................... 43
RESISTORES VARIABLES........................................................................................................................ 44
PASOS A SEGUIR EN UN ANALIZIZ DE MALLAS .................................................................................. 45
EJEMPLO: HALLAR I3 .............................................................................................................................. 45
POTENCIA .................................................................................................................................................. 50
POTENCIA EN CORRIENTE CONTINUA.................................................................................................. 51
POTENCIA EN CORRIENTE ALTERNA ................................................................................................... 51
POTENCIA ACTIVA.................................................................................................................................... 51
POTENCIA REACTIVA INDUCTIVA. ......................................................................................................... 52
LEY DE CORRIENTES ............................................................................................................................... 53
LEY DE KIRCHHOFF ................................................................................................................................. 53
LEY DE TENSIONES .................................................................................................................................. 53
LEY DE KIRCHHOFF DEL VOLTAJE ....................................................................................................... 54
LEYES DE KIRCHHOFF DE LA CORRIENTE (LKC) ............................................................................... 57
ANALISIS DE NODOS................................................................................................................................ 60
VOLTAJE DE NODO .................................................................................................................................. 61
DEFINICIÓN ................................................................................................................................................................ 62
PARA LA CONFIGURACIÓN ESTRELLA: ............................................................................................... 63
IMANES NATURALES ............................................................................................................................... 66
CAMPOS MAGNETICOS ........................................................................................................................... 66
LINEAS DE FUERZA .................................................................................................................................. 66
ELECTROMAGNETISMO........................................................................................................................... 67
EL ELECTROMAGNETISMO EN UNA ESPIRA........................................................................................ 67
POLARIDAD DEL CAMPO MAGNETICO EN UN CONDUCTOR............................................................. 68
MANERAS DE REALIZAR UN IMAN ......................................................................................................... 68
UNIDADES DE MEDICION ......................................................................................................................... 68
4
FLUJO MAGNETICO ............................................................................................................................................... 68
PERMEABILIDAD ....................................................................................................................................... 69
AMPERES-VUELTAS ................................................................................................................................. 69
CIRCUITOS MAGNETICOS ....................................................................................................................... 69
RELUCTANCIA........................................................................................................................................... 70
CAMPO ELECTROMAGNETICO ............................................................................................................... 71
CAMPOS MAGNETICOS ........................................................................................................................... 71
INDUCTANCIA............................................................................................................................................ 71
INDUCCION ELECTROMAGNETICA ........................................................................................................ 72
FLUJO ELECTROMAGNETICO ................................................................................................................ 72
COMPONENTES ELECTRÓNICOS. .......................................................................................................... 73
1. SEGÚN SU ESTRUCTURA FÍSICA ................................................................................................................................ 73
2. SEGÚN EL MATERIAL BASE DE FABRICACIÓN .............................................................................................................. 73
3. SEGÚN SU FUNCIONAMIENTO .................................................................................................................................... 74
4. SEGÚN EL TIPO ENERGÍA. ......................................................................................................................................... 74
CONDENSADOR ........................................................................................................................................ 74
CARACTERISTICAS TECNICAS GENERALES ....................................................................................... 74
CLASIFICACION ........................................................................................................................................ 75
DE PAPEL ................................................................................................................................................... 75
CERAMICO ................................................................................................................................................. 75
DE MICA...................................................................................................................................................... 76
CONDENSADORES VARIABLES ............................................................................................................. 76
CAPACITOR ELECTROLITICO ................................................................................................................. 76
REÓSTATOS .............................................................................................................................................. 76
TRANSFORMADOR ................................................................................................................................... 77
BOBINA....................................................................................................................................................... 77
TRANSISTORES ........................................................................................................................................ 77
COMPUERTAS LÓGICAS DIGITALES ..................................................................................................... 78
OPERACIÓN OR (+) ................................................................................................................................... 79
OPERACIÓN AND ................................................................................................................................................... 79
OPERACIÓN NOT ................................................................................................................................................... 79
COMBINACIONES ENTRE COMPUERTAS .......................................................................................................................... 79
COMPUERTA NAND .................................................................................................................................. 79
COMPUERTA XOR ..................................................................................................................................... 80
EL DIODO ................................................................................................................................................... 80
TRANSISTOR ............................................................................................................................................. 81
5
CONDENSADORES ................................................................................................................................... 81
DIAGRAMACIÓN ........................................................................................................................................ 83
ACOMETIDAS LISTA DE MATERIALES PARA ACOMETIDA ................................................................ 84
NORMAS DE EEGSA SOBRE ACOMETIDAS .......................................................................................... 85
DEFINICIONES GENERALES.................................................................................................................... 85
ACCESIBLE ............................................................................................................................................................ 85
ACOMETIDA ........................................................................................................................................................... 85
AMPACIDAD ........................................................................................................................................................... 85
CONEXIÓN A TIERRA............................................................................................................................................. 85
CANALIZACIÓN ...................................................................................................................................................... 85
CAPACIDAD INTERRUPTIVA DE UN INTERRUPTOR .......................................................................................... 85
CAPACIDAD NOMINAL DE UN INTERRUPTOR .................................................................................................... 86
CAPACIDAD INSTALADA ...................................................................................................................................... 86
CLASE DE SERVICIO ................................................................................................................................ 86
USUARIO................................................................................................................................................................. 86
MEDIDOR ................................................................................................................................................................ 86
POTENCIA REGISTRADA ...................................................................................................................................... 86
POTENCIA CONTRATADA..................................................................................................................................... 86
EEGSA: SE LLAMA ASÍ A LA EMPRESA ELÉCTRICA DE GUATEMALA S.A. ....................................................................... 86
ACOMETIDAS RESIDENCIALES ........................................................................................................................... 86
SUMINISTRO DE CARGAS TRIFÁSICAS INDIVIDUALES HASTA 450 KW (500 KVA) ........................ 87
DISTANCIA DESDE POSTE DE DISTRIBUCIÓN HASTA EL SOPORTE DEL CABLE DE ACOMETIDA.
..................................................................................................................................................................... 87
MEDIDAS PARA ACOMETIDAS AÉREAS. E.E.G.S.A. ............................................................................ 88
FUNDAMENTOS DE LA CORRIENTE TRIFÁSICA .................................................................................. 90
CONEXIÓN EN ESTRELLA ....................................................................................................................... 91
CONEXIÓN EN TRIANGULO ..................................................................................................................... 92
QUINTO ELECTRICIDAD ........................................................................................................................... 93
INDUCCIÓN MAGNÉTICA: ..................................................................................................................................... 94
EL CAMPO MAGNÉTICO:....................................................................................................................................... 94
POLOS MAGNÉTICOS: .......................................................................................................................................... 94
LEY DE LA MANO DERECHA EN CAMPOS ....................................................................................................... 95
MAGNÉTICOS: ............................................................................................................................................................ 95
FUERZAS MAGNÉTICAS: ......................................................................................................................... 95
FUERZA MAGNETOMETRÍA: .......................................................................................................................................... 95
FUERZA ELECTOMOTRIZ: ....................................................................................................................... 95
INDUCCIÓN MAGNÉTICA ......................................................................................................................... 96
FLUJO MAGNÉTICO:................................................................................................................................. 96
CAMPO MAGNÉTICO DEBIDO A UN SOLENOIDE ................................................................................. 96
MOTOR ELÉCTRICO: ................................................................................................................................ 96
6
A.- ROTOR: .............................................................................................................................................................. 97
B.- ESTATOR ........................................................................................................................................................... 97
ESCUDOS O PLACAS TÉRMICAS ........................................................................................................... 97
D.- INTERRUPTOR CENTRÍFUGO ......................................................................................................................... 98
E.- ARROLLAMIENTO DE JAULA DE ARDILLA ..................................................................................... 98
F.- ARROLLAMIENTOS ESTATORICO .................................................................................................... 98
CONEXIÓN A DOS TENSIONES DE SERVICIO. ...................................................................................... 99
CONEXIÓN A TENSIÓN MENOR ............................................................................................................ 100
DIAGRAMA DE MOTOR DE FASE PARTIDA CONEXIÓN PARA TENSIÓN MENOR A GIRO IZQUIERDA ........ 100
CAMBIO DE GIRO A TENSIÓN MENOR ............................................................................................................................ 101
DISPOSICIÓN CORRECTA DE LAS BOBINAS ESTATÓRICAS........................................................... 101
INGRESO DE LAS NUEVAS BOBINAS DEL MOTOR DE FASE PARTIDA ......................................... 101
AISLAMIENTO DE LAS RANURAS: ..................................................................................................................... 101
SECADO E IMPREGNACION .................................................................................................................. 102
VERIFICACION ELECTRICA DEL MISMO.............................................................................................. 102
RECONEXIÓN DEL MOTOR DE FASE PARTIDA A UNA SOLA TENSIÓN DE SERVICIO ................. 103
DIAGRAMA DE CONEXIÓN A UNA SOLA TENSIÓN DE SERVICIO ................................................... 103
.............................................................................. 103
DIAGRAMA ESQUEMATICO ................................................................................................................................ 103
DIAGRAMA LINEAL .............................................................................................................................................. 103
DIAGRAMA EN TENCIONES ................................................................................................................... 104
REBOBINADO DE UN MOTOR DE FASE PARTIDA ............................................................................. 104
TOMA DE DATOS: ................................................................................................................................... 105
SE ANOTARA EN UNA HOJA DE DATOS COMO EN LA QUE SE VE ................................................ 106
AISLAMIENTO DE LAS RANURAS: ....................................................................................................... 108
REBOBINADO CONEXIÓN DEL NUEVO ARROLLAMIENTO:.............................................................. 108
VERIFICACION ELECTRICA DEL MISMO.............................................................................................. 109
TIPOS DE CONDENSADOR DE ARRANQUE ........................................................................................ 110
CONDENSADOR DE MARCHA ............................................................................................................... 111
MOTOR DE FASE PARTIDA CON CONDENSADOR ELÉCTRICO ....................................................... 111
CONEXIÓN DEL INTERRUPTOR CON RESPECTO AL CONDENSADOR .......................................... 111
7
EL MOTOR TRIFÁSICO .......................................................................................................................... 112
PRINCIPIO DE FUNCIONAMIENTO ........................................................................................................ 112
PARTES Y FUNCIONAMIENTO DEL MOTOR TRIFÁSICO ................................................................... 113
EL ESTATOR: ............................................................................................................................................................ 113
EL ROTOR: ............................................................................................................................................................... 113
1.
LOS ESCUDOS .................................................................................................................................................. 113
ARROLLAMIENTO DE CANASTA .......................................................................................................... 114
ARROLLAMIENTO CORONA SIN FIN .................................................................................................... 114
TIPOS DE CONEXIONES DE MOTORES TRIFÁSICOS A LA RED ...................................................... 114
CONEXIÓN ESTRELLA Y ............................................................................................................................................ 115
CONEXIÓN DOBLE ESTRELLA YY ............................................................................................................................... 115
CONEXIÓN DELTA...................................................................................................................................................... 116
CONEXIÓN DOBLE DELTA........................................................................................................................................... 116
CONEXIÓN DELTA – ESTRELLA .................................................................................................................................. 116
CONEXIÓN ESTRELLA EN TENSIÓN MAYOR ...................................................................................... 116
CONEXIÓN DELTA EN TENSIÓN MAYOR ............................................................................................. 117
REGLA 2. NÚMERO DE POLOS .................................................................................................................................... 118
REGLA 3. NÚMERO DE BOBINAS POR POLO .................................................................................................................. 118
REGLA 4. NÚMERO DE GRUPOS POR BOBINAS ............................................................................................................. 118
EL CONTACTOR. ..................................................................................................................................... 119
CONTACTOS AUXILIARES: .................................................................................................................... 119
INTERRUPTOR AUTOMÁTICO MAGNETOTÉRMICO.-......................................................................... 121
ELEMENTOS DE ACCIONAMIENTO PULSADORES.- .......................................................................... 121
PULSADOR DE MARCHA. SÍMBOLO: ................................................................................................... 122
EL CONTACTOR ........................................................................................................................................................ 122
INTERPRETACIÓN DE DIAGRAMAS DE MANDO ................................................................................................................ 123
REPRESENTACIÓN DESARROLLADA ............................................................................................................... 123
INTERPRETACIÓN DE DIAGRAMAS DE FUERZA. .............................................................................. 124
DIAGRAMA DE MARCHA Y PARO EN MANDO .................................................................................... 125
DIAGRAMA DE MANDO PARA CAMBIO DE GIRO ............................................................................... 126
CAMBIO DE GIRO TRIFÁSICO ...................................................................................................................................... 126
CAMBIO DE GIRO MONOFÁSICO .......................................................................................................... 127
DIAGRAMA DE MANDO Y FUERZA PARA CAMBIO DE GIRO ............................................................ 128
CAMBIO DE GIRO TRIFÁSICO ...................................................................................................................................... 128
DIAGRAMA DELTA – TRIANGULO ........................................................................................................ 129
REALIZACIÓN DE DIAGRAMAS ............................................................................................................. 130
DEFINICION DE TRANSFORMADOR: ES UN DISPOSITIVO EN EL CUAL DOS O MÁS CIRCUITOS ELÉCTRICOS ESTÁN
ACOPLADOS A TRAVÉS DE UN FLUJO MAGNÉTICO COMÚN, VARIABLE CON EL TIEMPO, 2 DEFINE EL TERMINO DE
8
TRANSFORMADOR COMO UN DISPOSITIVO ELÉCTRICO QUE CONSISTE DE UN BOBINADO, O DOS O MÁS BOBINAS ACOPLADAS CON
O SIN NÚCLEO MAGNÉTICO PARA INTRODUCIR ACOPLAMIENTO MUTUO ENTRE CIRCUITOS ELÉCTRICOS ............................... 131
PARTES DE UN TRANSFORMADOR: .................................................................................................... 131
UN TRANSFORMADOR ES UN DISPOSITIVO QUE: ............................................................................ 131
LA FORMA DE SU NUCLEO: .................................................................................................................. 131
POR EL NUMERO DE FASES ................................................................................................................. 132
POR EL NUMERO DE DEVANADOS: ..................................................................................................... 132
POR MEDIO DEL REFRIGERANTE: ....................................................................................................... 132
POR TIPO DE ENFRIAMENTO ................................................................................................................ 132
POR LA REGULACION ............................................................................................................................ 132
.POR LA OPERACIÓN ............................................................................................................................. 132
TRANSFORMADOR AUTO PROTEGIDO............................................................................................................. 133
POLARIDAD DE UN TRANSFORMADOR ............................................................................................. 134
NOMENCLATURA DE LOS TRANSFORMADORES ............................................................................................................. 134
POLARIDAD ADITIVA:.......................................................................................................................................... 134
POLARIDAD SUSTRACTIVA:LA POLARIDAD SUSTRACTIVA SE DA CUANDO EN UN TRANSFORMADOR EL BOBINADO SECUNDARIO
ESTA ARROLLADO EN SENTIDO OPUESTO AL BOBINADO PRIMARIO. ESTO HACE QUE LOS FLUJOS DE LOS DOS BOBINADOS
GIREN EN SENTIDOS OPUESTOS Y SE RESTEN. LOS TERMINALES “H1” Y “X1” ESTÁN EN LÍNEA. ....................................... 135
TEST DE POLARIDAD ................................................................................................................................................. 135
BANCO DE TRANSFORMADORES MONOFÁSICOS ........................................................................................................... 135
TIPOS DE CONEXIONES DE TRANSFORMADORES ...................................................................................... 136
CONEXIÓN DELTA / DELTA ............................................................................................................................... 136
CONEXIÓN ESTRELLA-DELTA .............................................................................................................. 137
CONEXIÓN ESTRELLA-ESTRELLA ....................................................................................................... 137
LA CONEXIÓN TRIÁNGULO/ESTRELLA (Δ/Y)...................................................................................... 137
LA CONEXIÓN TRIÁNGULO ABIERTO. ................................................................................................. 138
1.
MANDO POR BOTONERA. .................................................................................................................................. 140
ARRANQUE DIRECTO DE MOTOR DE INDUCCIÓN ............................................................................ 140
SIMBOLOGÍA GRÁFICA DE COMPONENTES TÍPICOS EN CIRCUITOS DE CONTROL DE MOTORES
................................................................................................................................................................... 141
MOTOR MONOFÁSICO: .......................................................................................................................... 142
PARTES DEL MOTOR:................................................................................................................................................. 143
MOTORES CON CONDENSADOR................................................................................................................................... 143
MOTOR TRIFÁSICO: ................................................................................................................................ 143
CONEXIONES: ........................................................................................................................................................... 144
GENERADOR ELÉCTRICO ..................................................................................................................... 145
ALTERNADOR ......................................................................................................................................... 145
TRANSFORMADOR ................................................................................................................................. 146
9
RELACIÓN DE TRANSFORMACIÓN ...................................................................................................... 147
TRANSFORMADOR O RELACIÓN DE TRANSFORMACIÓN. .............................................................. 147
TRANSFORMADOR MONOFÁSICO ....................................................................................................... 148
TRANSFORMADOR TRIFÁSICO ............................................................................................................ 148
PARTES .................................................................................................................................................... 148
EL NÚCLEO .............................................................................................................................................................. 148
BOBINAS .................................................................................................................................................................. 148
CAMBIADOR DE TAPS ................................................................................................................................................ 149
CONEXIONES DE TRANSFORMADORES TRIFÁSICOS ...................................................................... 149
INTRODUCCIÓN A LA AUTOMATIZACIÓN INDUSTRIAL .................................................................... 150


PARTE OPERATIVA ........................................................................................................................................... 150
PARTE DE MANDO ............................................................................................................................................ 150
OBJETIVOS DE LA AUTOMATIZACIÓN ................................................................................................ 150
LA AUTOMATIZACIÓN Y EL CUERPO HUMANO ................................................................................................................ 151
SISTEMAS DE CONTROL DISTRIBUIDO .......................................................................................................................... 151
INTERFACES HOMBRE-MÁQUINA ................................................................................................................................. 151
SISTEMAS DE AUTOMATIZACIÓN INDUSTRIAL ................................................................................. 152
PROGRAMACIÓN DEL AUTÓMATA ...................................................................................................... 152
¿PARA QUÉ SIRVE UN PLC? ................................................................................................................. 153
VENTAJAS ............................................................................................................................................... 154
ESTRUCTURA DEL P.L.C ....................................................................................................................... 154
FUNCIONES BÁSICASDE UN PLC ......................................................................................................... 155
¿QUÉ ES LOGO!? ................................................................................................................................................... 155
INTRODUCCIÓN A LOS SISTEMAS AUTOMATIZADOS ...................................................................... 156
SOFTWARE .............................................................................................................................................. 156
SIMATIC SIEMENS:..................................................................................................................................................... 156
PLC-AUTOMATIZACIÓN; ........................................................................................................................ 156
SOFTWARE DE AUTOMATIZACIÓN ...................................................................................................... 157
PROGRAMACIÓN .................................................................................................................................... 157
DISEÑO Y FUNCIONES ........................................................................................................................... 158
FUNCIONAMIENTO EN LOGO! ............................................................................................................... 158
CADE SIMU .............................................................................................................................................. 158
REDOX MULTIMEDIA .............................................................................................................................. 159
LOGO SOFT 230 RC. ............................................................................................................................... 159
CARACTERÍSTICAS
EL LOGO 230 RC, SE ENCUENTRA DENTRO DE LOS MODELOS BASIC, EN LA CATEGORÍA: ... 159
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EL LOGO 230 RC CUENTA CON 3 MODOS DE FUNCIONAMIENTO: ................................................. 160
EL SÍMBOLO PARA EL LOGO 320 RC ES EL SIGUIENTE: ................................................................. 161
MÓDULOS DE AMPLIACIÓN PARA COMPATIBLES CON LOGO 230 RC. ......................................... 161
ESTRUCTURA MÁXIMA .......................................................................................................................... 161
PARTES DEL LOGO 230 RC ................................................................................................................... 162
LENGUAJES ............................................................................................................................................. 162
LENGUAJE LADDER. .............................................................................................................................. 162
ELEMENTOS DE PROGRAMACIÓN ....................................................................................................... 163
LENGUAJE GRAFCET ............................................................................................................................. 163
ELEMENTOS DE PROGRAMACIÓN ....................................................................................................... 163
APLICACIONES ....................................................................................................................................... 164
COMPUERTAS LÓGICAS........................................................................................................................ 164
COMPUERTA BUFFER ............................................................................................................................ 165
COMPUERTA NOT ................................................................................................................................... 165
COMPUERTA AND ................................................................................................................................... 165
COMPUERTA NAND ................................................................................................................................ 166
COMPUERTA OR ..................................................................................................................................... 166
COMPUERTA NOR .................................................................................................................................. 167
COMPUERTA X-OR ................................................................................................................................. 167
COMPUERTA X-NOR ............................................................................................................................... 167
ENTRADAS DIGITALES .......................................................................................................................... 168
ENTRADAS ANALÓGICAS ..................................................................................................................... 168
SALIDAS DIGITALES ............................................................................................................................... 168
SALIDAS ANALÓGICAS .......................................................................................................................... 169
PLC............................................................................................................................................................ 169
PARTES PRINCIPALES DEL PLC: ......................................................................................................... 170
FUENTE DE ALIMENTACIÓN.................................................................................................................. 170
TARJETAS ENTRADAS/SALIDAS ANALOGICAS ................................................................................ 171
TARJETAS ESPECIALES ........................................................................................................................ 171
FUNCIONAMIENTO DEL PLC ................................................................................................................. 172
LENGUAJES DEL PLC ............................................................................................................................ 172
PROGRAMAS DE APLICACIÓN Y DEL SISTEMA ................................................................................ 173
EJEMPLOS DE APLICACIONES DE UN PLC ........................................................................................ 175
COMPUERTAS LÓGICAS DEL PLC
COMPUERTA LÓGICA AND ... 175
11
COMPUERTA LÓGICA NAND ...................................................................................................................................... 175
COMPUERTA LÓGICA OR ........................................................................................................................................... 176
COMPUERTA LÓGICA NOR ........................................................................................................................................ 176
COMPUERTA LÓGICA EX - OR ................................................................................................................................... 176
COMPUERTA LÓGICA EX - NOR ................................................................................................................................. 176
ENTRADAS DEL PLC .............................................................................................................................. 176
ENTRADAS DIGITALES ............................................................................................................................................... 176
ENTRADAS ANALÓGICAS ........................................................................................................................................... 177
SALIDAS DEL PLC .................................................................................................................................. 177
SALIDAS DIGITALES .................................................................................................................................................. 177
SALIDAS ANÁLOGAS ............................................................................................................................. 177
PLC: CÓMO FUNCIONA .......................................................................................................................... 178
REDES PLC: VENTAJAS E INCONVENIENTES .................................................................................... 178
CREAR UNA SOLUCIÓN DE AUTOMATIZACIÓN CON UN MICRO--PLC ................................................................................ 179
ESTRUCTURAR EL PROCESO O LA MÁQUINA ................................................................................................................. 179
ESPECIFICAR LAS UNIDADES FUNCIONALES ................................................................................................................. 180
DISEÑAR LOS CIRCUITOS DE SEGURIDAD ..................................................................................................................... 180
DEFINIR LAS ESTACIONES DE OPERADOR ..................................................................................................................... 180
CREAR LOS PLANOS DE CONFIGURACIÓN ..................................................................................................................... 181
CREAR UNA LISTA DE NOMBRES SIMBÓLICOS (OPCIONAL) ............................................................................................. 181
ELEMENTOS BÁSICOS DE UN PROGRAMA ..................................................................................................................... 181
PROGRAMA PRINCIPAL ......................................................................................................................... 181
VARIADORES DE FRECUENCIA INDUSTRIAL ..................................................................................... 182
CARACTERÍSTICAS DE LOS VARIADORES DE FRECUENCIA INDUSTRIALES .............................. 182
APLICACIONES DE LOS VARIADORES DE FRECUENCIA ................................................................. 183
BIBLIOGRAFÍA ......................................................................................................................................... 186
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IMPORTANCIA DE LA ELETRICIDAD
Además de ser un servicio es una necesidad básica para
poder realizar una gran cantidad de actividades, sea la
iluminación necesaria para el Ámbito Escolar a la hora de
leer un libro o escribir a mano, como también las tareas
destinadas a la Industria y Negocios, brindando la
alimentación energética necesaria para que funcione una
maquinaria, un artefacto o bien un Dispositivo
Electrónico que requiere de una alimentación de energía para poder trabajar.Existen distintas
formas de poder obtener Energía Eléctrica, teniendo diferenciación e importancia (sobre todo en
los últimos años) aquella que se obtiene utilizando Recursos No Renovables, siendo estos la
transformación de calor mediante la quema de Combustibles Fósiles o cualquier otro tipo de
Hidrocarburos, mientras que por otro lado tenemos las consideradas Energías Limpias, que
provienen de la utilización de Recursos Renovables.Este último grupo tiene por ejemplo la
utilización de Turbinas Eólicas como tecnología para poder obtener Energía Eólica que es
transformada a Energía Eléctrica.
HISTORIA DE LA ELECTRICIDAD
Los científicos han estudiado la electricidad durante siglos, pero no fue hasta finales del siglo
XIX que la electricidad se empezó a usar de forma práctica y a
estudiarse formalmente. Los principios de la electricidad se
empezaron a comprender gradualmente. En junio de
1752, Benjamín Franklin hizo un experimento con un papalote
en una noche de tormenta y descubrió que los relámpagos
eran electricidad; él estaba tratando de investigar si los
relámpagos se consideraban un fenómeno eléctrico. En
1820, Hans Christian Orsted descubrió que la corriente
eléctrica crea un campo magnético. Con este descubrimiento
los científicos pudieran relacionar el magnetismo a los fenómenos eléctricos. En 1879, Thomas
Edison inventó el foco eléctrico. Él perfeccionó un invento similar pero más antiguo utilizando
electricidad de baja corriente, el vacío dentro de un globo y un filamento pequeño y carbonizado
y produjo una fuente de energía duradera y confiable. En ese momento, la idea del relámpago
eléctrico no era nueva, pero no existía nada que fuera lo suficientemente práctico para poderse
utilizar domésticamente. Edison no sólo inventó una luz eléctrica incandescente, sino un
sistema de iluminación eléctrico que contenía todos los elementos para hacer que la luz
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incandescente fuera segura, económica y práctica. Antes de 1879, la electricidad por corriente
directa (DC) solamente se utilizaba para iluminar áreas exteriores.
QUE ES ELECTRICIDAD
Electricidad es la forma en que denominamos a
la energía que llega a nuestros hogares y
también la que sostiene todo el proceso
industrial, pues es la que proporciona la fuerza
necesaria para hacer funcionar prácticamente
todo tipo de máquinas. En realidad, la
electricidad es un fenómeno físico por el que
las distintas partes de la materia ejercen se
repelen o se ataren entre sí, a través de la
interacción de partículas subatómicas, algunas de carga negativa (llamadas protones) y otras
de carga positiva (llamadas electrones).La energía liberada en este proceso es aprovechada
por el hombre para los efectos mencionados. Se manifiesta, por ejemplo, en los rayos, que son
descargas naturales de electricidad estática producidas durante una tormenta eléctrica. Las
nubes están compuestas por un número inmenso de gotas que forman grandes masas
suspendidas en el aire: el roce de estas puede hacer que adquieran una carga eléctrica
extraordinaria, la cual se manifiesta con la luz y el ruido posterior.
CARGA ELECTRICA
La carga eléctrica es una propiedad física intrínseca de
algunas partículas subatómicas que se manifiesta
mediante fuerzas de atracción y repulsión entre ellas
por la mediación de campos electromagnéticos.
La materia cargada eléctricamente es influida por
los campos electromagnéticos, siendo a su vez,
generadora de ellos. La denominada interacción
electromagnética entre carga y campo eléctrico es una de
las cuatro interacciones fundamentales de la física. Desde
el punto de vista del modelo estándar la carga eléctrica es una medida de la capacidad
que posee una partícula para intercambiar fotones.
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Una de las principales características de la carga eléctrica es que, en cualquier proceso
físico, la carga total de un sistema aislado siempre se conserva. Es decir, la suma
algebraica de las cargas positivas y negativas no varía en el tiempo.
CARGAS ELECTRICAS
CARGA POR INDUCCION
Existe Carga por inducción cuando un cuerpo con carga
eléctrica se aproxima a otro neutro causando una redistribución,
en las cargas de éste último, debido a la repulsión generada por
las cargas del material cargado y también se origina cuando las
cargas de un cuerpo neutro se reordenan a esta.
LEY DE ATRACCION Y REPULSION
En electricidad la atracción existe cuando las cargas eléctricas tienen signos o polaridad
contraria por ejemplo una carga negativa y otra positiva.
La repulsión existe cuando las cargas tienen el mismo signo o polaridad, por ejemplo dos
cargas negativas se repelen, dos cargas positivas igualmente se repelen y la atracción será con
la misma fuerza y magnitud de la intensidad de su campo eléctrico. Pongamos un ejemplo
práctico a una persona normal no le atraen las personas de su mismo sexo, le atraen las
personas de sexo contrario. Hay una ley universal que no recuerdo quien la escribió. Cargas de
igual signo se repelen y las cargas de signo contrario se atraen.
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CAMPO ELECTROSTATICO
En la física moderna, la noción de fuerza ha sido progresivamente
desplazada por la de campo. Aplicado a la electrostática, este concepto
permite sustituir la idea de las fuerzas puntuales que nacen y mueren
en las cargas eléctricas por el principio de que la sola presencia de una
carga induce una perturbación en el espacio que puede afectar a
cualquier otra carga presente en sus proximidades. El manejo de
campos permite describir los fenómenos según las propiedades
observadas, sin referirse a las causas originales que los producen.
ESTRUCTURA ATÓMICA
El átomo es un constituyente de la materia ordinaria, con propiedades químicas bien definidas,
formado a su vez por constituyentes más elemental sin propiedades químicas bien definidas.
Cada elemento químico está formado por átomos del mismo tipo (con la misma estructura
electrónica básica), y que no es posible dividir mediante procesos químicos.
Actualmente se conoce que el átomo está compuesto por un núcleo atómico, en el que se
concentra casi toda su masa, rodeado de una nube de electrones.
PARTICULA: El átomo está formado de partículas de muchos tipos
PARTICULAS ESTABLES
ELECTRÓN: Son aquellas partículas que se encuentra fuera del núcleo y tienen carga
negativa. El electrón se caracteriza como partícula finita, de carga negativa y con
propiedades ondulatorias.
PROTON:Son partículas que se encuentran en el núcleo y tienen carga positiva.
NEUTRON: Se encuentran junto con los protones en el núcleo y su carga es neutra.
PARTICULAS INESTABLES
POSITRON: Son partículas iguales que los electrones, pero en sentido opuesto.
NEUTRINO Y ANTINEUTRINO: Partículas pequeñísimas de masa y carga cero, su existencia
fue postulada para explicar la pérdida de energía durante la emisión radioactiva de electrones y
protones.
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MOLECULAS: La molécula puede definirse como la parte más pequeña de un
compuesto (sustancia pura formada por combinación de dos o más elementos
químicos)
PARTES DEL ATÓMO
En el átomo distinguimos dos partes: el núcleo y la corteza. El
núcleo es la parte central del átomo y contiene partículas con carga
positiva, los protones, y partículas que no poseen carga eléctrica,
los neutrones. La masa de un protón es aproximadamente igual a la
de un neutrón. Todos los átomos de un elemento químico tienen en
el núcleo el mismo número de protones. Este número, que
caracteriza a cada elemento y lo distingue de los demás, es
el número atómico y se representa con la letra Z. La corteza es la parte exterior del átomo.
En ella se encuentran los electrones, con carga negativa. Éstos, ordenados en distintos
niveles, giran alrededor del núcleo. La masa de un electrón es unas 2000 veces menor que
la de un protón. Los átomos son eléctricamente neutros, debido a que tienen igual número
de protones que de electrones. Así, el número atómico también coincide con el número de
electrones.
IONIZACIÓN
La ionización es el fenómeno químico o físico mediante el cual se producen iones, estos
son átomos o moléculas eléctricamente debido al exceso o falta de electrones respecto a un
átomo o molécula neutra.
A la especie química con más electrones que el átomo o molécula neutros se le llama anión, y
posee una carga neta negativa, y a la que tiene menos electrones catión, teniendo una carga
neta positiva. Hay varias maneras por las que se pueden formar iones de átomos o moléculas,
La ionización es el proceso químico mediante el cual se producen iones, estos son átomos o
moléculas cargadas eléctricamente debido al exceso o falta de electrones respecto a un átomo
o molécula neutra.
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LEY DE CARGAS
La esencia de la electricidad es la carga eléctrica. Existen dos clases distintas, que se
denominan cargas positivas y negativas. Estas tienes dos cualidades fundamentales:

Cargas iguales se repelen.

Cargas distintas se atraen.
Las cargas eléctricas no son engendradas ni creadas, sino que el proceso de adquirir cargas
eléctricas consiste en ceder algo de un cuerpo a otro, de modo que una de ellas posee un
exceso y la otra un déficit de ese algo (electrones).Coulomb ideó un método ingenioso para
hallar como depende de su carga la fuerza ejercida por o sobre un cuerpo cargado. Para eso se
basó en la hipótesis de que si un conductor esférico cargado se pone en contacto con un
segundo conductor idéntico, inicialmente descargado, por razones de simetría la carga del
primero se
Dónde:
F: Fuerza expresada en Newton [N]
Q1 y Q2: Cargas expresadas en Culombios [C]
R: Distancia de separación entre las cargas expresada en metros[m]
K: Constante: 9·10E9 Nm2/C2 para el aire o vacío.
FORMAS DE PRODUCIR ELECTRICIDAD
POR REACCIONES QUÍMICAS
Las substancias químicas pueden combinarse con ciertos metales para iniciar una actividad
química en la cual habrá transferencia de electrones produciéndose cargas eléctricas.
El proceso se basa en el principio de la electroquímica. Un ejemplo es la pila húmeda básica.
Cuando en un recipiente de cristal se mezcla ácido sulfúrico con agua (para formar un
electrolito) el ácido sulfúrico se separa en componentes químicos de hidrogeno (H) y sulfato
(SO4), pero debido a la naturaleza de la acción química, los átomos de hidrógeno son iones
positivos (H+) y (SO4-2). El número de cargas positivas y negativas son iguales, de manera que
toda la solución tiene una carga neta nula. Luego, cuando se introducen en la solución barras
de cobre y zinc, estas reaccionan con ella.
El zinc se combina con los átomos de sulfato; y puesto que esos átomos son negativos, la barra
de zinc transmite iones de zinc positivos (Zn+); los electrones procedentes de los iones de zinc
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quedan en la masa de zinc, de manera que la barra de zinc tiene un exceso de electrones, o
sea una carga negativa. Los iones de zinc se combinan con los iones de sulfato y los
neutralizan, de manera que ahora la solución tiene más cargas positivas. Los iones positivos de
hidrogeno atraen a electrones libres de la barra de cobre para neutralizar nuevamente la
solución. Pero ahora la barra de cobre tiene una deficiencia de electrones por lo que presenta
una carga positiva.
POR CALOR
Debido a que algunos materiales liberan
fácilmente sus electrones y otros materiales
los acepta, puede haber transferencia de
electrones, cuando se ponen en contacto
dos metales distintos, por ejemplo: Con
metales particularmente activos, la energía
calorífica del ambiente a temperatura
normal es suficiente para que estos metales
liberen electrones. Los electrones saldrán de los átomos de cobre y pasaran al átomo
de cinc. Así pues, el cinc adquiere un exceso de electrones
POR LUZ
La luz en sí misma es una forma de energía y muchos científicos la consideran formada
por pequeños paquetes de energía llamados fotones. Cuando los fotones de un rayo
luminoso inciden sobre un material, liberan energía. En algunos materiales la energía
procedente de los fotones puede ocasionar la liberación de algunos electrones de los
átomos. Materiales tales como potasio, sodio, cesio, litio, selenio, germanio, cadmio y
sulfuro de plomo,reaccionan a la luz en esta forma. El efecto fotoeléctrico se puede:
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TIPOS PARA PRODUCIR ELECTRICIDAD
1.-Fotoemisión: La energía fotónica de un rayo de la luz puede causar la liberación de
electrones de la superficie de un cuerpo que se encuentran en un tubo al vació.
Entonces una placa recoge estos electrones.
2.-Fotovoltaica: La energía luminosa que se aplica sobre una de dos placas
unidas, produce la transmisión de electrones de una placa a otra. Entonces
las placas adquieren cargas opuestas en la misma forma que una batería.
3.-Fotoconducción.- La energía luminosa aplicada a algunos materiales que
normalmente son malos conductores, causa la liberación de electrones en
los metales, de manera que estos se vuelven mejores conductores.
20
POR MAGNETISMO
Todos conocemos los imanes, y los han manejado
alguna que otra vez. Por lo tanto, podrá haber
observado que, en algunos casos, los imanes se
atraen y en otro caso se repelen. La razón es que los
imanes tienen campos de fuerza que actúan uno
sobre el otro recíprocamente. La fuerza de un campo
magnético también se puede usar para desplazar
electrones. Este fenómeno recibe el nombre de
magneto electricidad; a base de este un generador
produce electricidad. Cuando un buen conductor, por
ejemplo, el cobre se hace pasar a través de un campo magnético, la fuerza del campo
suministrara la energía necesaria para que los átomos de cobre liberen sus electrones
de valencia. Todos los electrones se moverán en cierta dirección, dependiendo de la
forma en que el conductor cruce el campo magnético, el mismo efecto, se obtendrá si
se hace pasar el campo a lo largo del conductor. El único requisito es que haya un
movimiento relativo entre cualquier conductor y un campo magnético.
QUE ES UN EMPALME
Un empalme o enlace de cableado eléctrico es la unión de 2 o más cables de una
instalación eléctrica o dentro de un aparato o equipo electrónico. Aunque por rapidez y
seguridad hoy en día es más normal unir cables mediante fichas de empalme y
similares, los electricistas realizan empalmes habitualmente.
La realización de empalmes es un tema importante en la formación de los electricistas
(y electrónicos) ya que un empalme inadecuado o mal realizado puede hacer mal
contactor hacer fallar la instalación. Si la corriente es alta y el empalme está flojo se
calentará. El chisporroteo o el calor producido por un mal empalme es una causa
común a muchos incendios en edificios. Antes de trabajar en la instalación eléctrica de
un edificio o de un equipo eléctrico/electrónico se debe tener la formación técnica
necesaria.
21
Las normativas de muchos países prohíben por seguridad el uso de empalmes en
algunas situaciones. Es común la prohibición de realizar empalmes donde se puedan
acumular gases inflamables.
PARA QUE SIRVEN LOS EMPALMES
TRENZADO (O DE COLA DE RATÓN)es el más sencillo se emplea en las cajas de
empalme, en el montaje de circuitos eléctricos, etc. cuando los cables no están sujetos
a movimientos ni tirones.
22
DOBLE TORSIÓN:(o de prolongación ó Unión Western) usado para prolongar un cable o
reparar cables cortados. Especialmente en instalaciones aéreas como líneas de teléfono o
tendidos eléctricos.
DE DERIVACIÓN:(o de unión) sirve para derivar uno o 2 cables de una línea principal. Puede
ser simple o doble. La variante anudada se emplea cuando se necesita más seguridad.
23
COMO SE UTILIZAN LOS EMPALMES
PALME TRENZADO O COLA DE RATÓN
Este tipo de empalme permite salvar la dificultad que se presenten en los sitios de poco
espacio por ejemplo en las cajas de paso, donde concurren varios conductores.
EMPALME EN PROLONGACIÓN:
Se utilizan en todo tipo de instalaciones abiertas, y en conductores de hasta 4 mm2.
EMPALME EN “T” O EN DERIVACIÓN:
Se emplean en todo tipo de instalaciones con conductores de hasta 4mm2.
EMPALME TRENZADO O COLA DE RATÓN:
Este tipo de empalme se utiliza dentro de una caja de conexión.
DIVISIÓN DE LOS CUERPOS
SEGÚN LA ELECTRICIDAD
Los materiales, desde la perspectiva del fenómeno eléctrico, pueden clasificarse como:
-
Conductores.
-
Semiconductores.
-
Aislantes.
CONDUCTORES: Son materiales cuya resistencia al paso de la electricidad es muy baja. Los
mejores conductores eléctricos son metales, como el cobre, el oro,
el hierro y el aluminio, y sus aleaciones, aunque existen otros
materiales no metálicos que también poseen la propiedad de
conducir
la
electricidad,
como
el grafito o
las disoluciones y soluciones salinas (por ejemplo, el agua de mar) o
cualquier material en estado de plasma.
24
SEMICONDUCTORES: Un semiconductor es un
componente que no es directamente un conductor
de corriente, pero tampoco es un aislante. En un
conductor la corriente es debida al movimiento de
las
cargas
negativas
semiconductores
se
(electrones).
producen
En
los
corrientes
producidas por el movimiento de electrones como
de las cargas positivas.
AISLANTES:El aislamiento eléctrico se produce cuando se cubre
un elemento de una instalación eléctrica con un material que no
es conductor de la electricidad, es decir, un material que resiste el
paso de la corriente a través del elemento que alberga y lo
mantiene en su desplazamiento a lo largo del semiconductor.
Dicho material se denomina aislante eléctrico.
PARTES DE UN CIRCUITO ELECTRICO
Todo circuito eléctrico práctico, sin importar qué tan simple o qué tan complejo sea, requiere de
cuatro partes básicas:
a) Una fuente de energía eléctrica que puede forzar el flujo de electrones (corriente
eléctrica) a fluir a través del circuito.
b) Conductores que transporten el flujo de electrones a través de todo el circuito.
c) La carga, que es el dispositivo o dispositivos a los cuales se suministra la energía
eléctrica.
d) Un dispositivo de control que permita conectar o desconectar el circuito.
Un diagrama elemental que muestra esos cuatro componentes básicos de un circuito se
muestra a continuación en la figura. La fuente de energía puede ser un simple contacto de una
instalación eléctrica, una batería, un generador o algún otro dispositivo; de hecho, como se
verá, se usan dos tipos de fuentes: de corriente alterna (CA) y de corriente directa (CD).
25
Otras representaciones elementales de un circuito eléctrico básico pueden ser las mostradas en
la figura siguiente.
CORRIENTE ELECTRICA
Para trabajar con circuitos eléctricos es necesario conocer la capacidad de conducción de
electrones a través del circuito, es decir, cuántos electrones libres pasan por un punto dado del
circuito en segundo (1 Seg).
A la capacidad de flujo electrones libres se le llama corriente y se designa, en general,
por la letra “I”, que indica la intensidad del flujo de electrones; cuando una cantidad muy
elevada de electrones (6.24 x 1018) pasa a través de un punto en un segundo, se dice que la
corriente es de 1 ampere.
26
MEDICION DE LA CORRIENTE
Se ha dicho que la corriente eléctrica es un flujo de electrones a través de un conductor, debido
a que intervienen los electrones, y éstos son invisibles. Sería imposible contar cuántos de ellos
pasan por un punto del circuito en 1 segundo, por lo que para medir las corrientes eléctricas se
dispone, afortunadamente, de instrumentos para tal fin conocidos como: Amperímetros,
miliamperímetros, dependiendo del rango de medición requerido, estos aparatos indican
directamente la cantidad de corriente (medida en amperes) que pasa a través de un circuito.
En la figura se muestra la forma típica de la escala de un amperímetro; se indica como escala 01A, siendo 1A el valor más alto de corrientes por medir y el mínimo 0.1 A (100mA).
Generalmente, los amperímetros tienen diferentes escalas en la misma carátula y por medio de
un selector de escala se selecciona el rango apropiado.
Dado que un amperímetro mide la corriente que pasa a través de un circuito se conecta “en
serie”, es decir. Extremo con extremo con otros componentes del circuito y se designa con la
letra “A” dentro de un círculo. Tratándose de medición de corriente en circuitos de corriente
continua se debe tener cuidado de conectar correctamente la polaridad, es decir que, por
ejemplo, el punto de polaridad negativa del amperímetro se debe conectar al punto de polaridad
negativa de la fuente o al lado correspondiente.
VOLTAJE O DIFERENCIA DE POTENCIAL
Cuando una fuente de energía eléctrica se conecta a través de las terminales de un circuito
eléctrico completo, se crea un exceso de electrones libres en una terminal, y una deficiencia en
el otro; la terminal que tiene exceso tiene carga negativa (_) y la que tiene deficiencia carga
positiva (+).
En la terminal cargada positivamente, los electrones libres se encuentran más espaciados de lo
normal, y las fuerzas de repulsión que actúan entre ellos se reducen. Esta fuerza de repulsión
es una forma de energía potencial; también se le llama energía de posición.
27
Los electrones en un conductor poseen energía potencial y realizan un trabajo en el conductor
poniendo a otros electrones en el conductor una nueva posición. Es evidente que la energía
potencial de los electrones libres en la terminal positiva de un circuito es menor que la energía
potencial de los que se encuentran en la terminal negativa; por tanto, hay una “diferencia de
energía potencial” llamada comúnmente diferencia de potencial; esta diferencia de potencial es
la que crea la “presión” necesaria para hacer circular la corriente.
Debido a que en los circuitos eléctricos las fuentes de voltaje son las que crean la diferencia de
potencial y que producen la circulación de corriente, también se les conoce como fuentes de
fuerza electromotriz (FEM). La unidad básica de medición de la diferencia de potencial es el volt
y por lo general, se designa con la letra “V” o “E” y se mide por medio de aparatos llamados
voltímetros que se conectan en paralelo con la fuente.
EL CONCEPTO DE RESISTENCIA ELECTRICA
Debido a que los electrones libres adquieren velocidad en su movimiento a lo largo del
conductor, la energía potencial de la fuente de voltaje se transforma en energía cinética; es
decir, los electrones adquieren energía cinética (la energía de movimiento). Antes de que los
electrones se desplacen muy lejos, se producen colisiones con los iones del conductor. Un ion
es simplemente un átomo o gripo de átomos que por la pérdida o ganancia de electrones libres
ha adquirido una carga eléctrica. Los iones timan posiciones fijas y dan al conductor metálico su
forma o característica. Como resultado de las colisiones entre los electrones libres y los iones,
los electrones libres ceden parte de su energía cinética en forma de calor o energía calorífica a
los iones. Al pasar de un punto a otro en un circuito eléctrico, un electrón libre produce muchas
28
colisiones y, dado que la corriente es el movimiento de electrones libres, las colisiones se
oponen a la corriente. Un sinónimo de oponer es resistir, de manera que se puede establecer
formalmente que la resistencia es la propiedad de un circuito eléctrico de oponerse a la
corriente. La unidad de la resistencia es el ohm y se designa con la letra “R”; cuando la unidad
ohm es muy pequeña se puede usar el kilohm, es igual a 1000 ohms.
Todas las componentes que se usan en los circuitos eléctricos, tiene alguna resistencia, siendo
de particular interés en las instalaciones eléctricas la resistencia de los conductores.
Cuatro factores afectan la resistencia metálica de los conductores: 1) su longitud, 2) el área o
sección transversal, 3) el tipo de material del conductor y 4) la temperatura.
La resistencia de un conductor es directamente proporcional al área o sección (grueso) del
conductor; es decir, a medida que un conductor tiene mayor área su resistencia disminuye.
Para la medición de la resistencia se utilizan aparatos denominados óhmetros que contienen su
fuente de voltaje propia que normalmente es una batería. Los óhmetros que contienen su fuente
de voltaje propia que normalmente es una batería. Los óhmetros se conectan al circuito al que
se va a medir la resistencia, cuando el circuito está des energizado.
La resistencia se puede medir también por medio de aparatos llamados multímetros que
integran también la medición de voltajes y corrientes. La resistencia también se puede calcular
por método indirecto de voltaje y corriente.
LEY DE OHM
En 1825 un científico alemán, George Simón Ohm, realizó experimentos que condujeron al
establecimiento de una de las más importantes leyes de los circuitos eléctricos. Tanto la ley
como la unidad de resistencia eléctrica llevan su nombre en su honor.
Las tres maneras de expresar la ley de Ohm son las siguientes:
29
Dado que la ley de ohm presenta los conceptos básicos de la electricidad, es importante tener
práctica en uso; por esta razón se pueden usar diferentes formas gráficas de ilustrar esta ley
simplificando notablemente su aplicación como se presentan en las figuras.
POTENCIA Y ENERGIA ELECTRICA
En los circuitos eléctricos la capacidad de realizar un trabajo se conoce como la potencia; por lo
general se asigna con la letra P y en honor a la memoria de James Watt, inventor de la máquina
de vapor, la unidad de potencia eléctrica es el watt; se abrevia w.
30
Para calcular la potencia en un circuito eléctrico se usa la relación.
Dónde: “P” es la potencia en watts, “E” es el voltaje o fuerza electromotriz en volts y la corriente
en amperes es “I”.
Es común que algunos dispositivos como lámparas, calentadores, secadoras, etc., expresen su
potencia en watts, por lo que en ocasiones es necesario manejar la fórmula anterior en distintas
maneras en forma semejante a la Ley de Ohm.
Un uso simplificado de estas expresiones es el de tipo gráfico como se muestra en las figuras.
CAIDA DE VOLTAJE
Cuando la corriente fluye por un conductor, parte del voltaje aplicado se ‘pierde’ en superar la
resistencia del conductor. Si está perdida es excesiva y es mayor de cierto porcentaje que fija el
31
reglamento de obras e instalaciones eléctricas, lámparas y algunos aparatos eléctricos tienen
problemas en su operación.
Para calcular la caída del voltaje se puede aplicar la ley de ohm que se ha estudiado con
anterioridad en su forma E= R*I, por ejemplo, si la resistencia de un conductor es de 0.5 ohm y
la corriente que circula por él es de 20ª, la caída de voltaje es
E= R*I = 0.5 * 20 = 10 volts.
Para el caso de los conductores usados en instalaciones eléctricas, se usa la designación
norteamericana de la AWG (american wire gage) que designa a cada conductor por un número
o calibre y que está relacionado con su tamaño de diámetro, a cada calibre del conductor le
corresponde un dato de resistencia, que normalmente esta expresado en ohm por cada metro
de longitud, lo que permite calcular la resistencia total del conductor como:
R= RXL
R: resistencia de ohm/metro.
L: longitud total del conductor.
Por ejemplo, la caída de voltaje en un conductor de cobre forrado con aislamiento TW del No.
12 AWG por el que va a circular una corriente de 10ª y que tiene una longitud total de 100m con
un valor de resistencia obtenido de 5.39 ohm/ kilómetros se calcula como:
E= RXI
Donde la resistencia total es:
R= RXL
R: 5.39 ohm/km= 5.39/1000= 0.00539 ohm/metro.
El cálculo de caída de voltaje es:
E: RXI
0.539*10= 5.39volts.
32
CAJAS Y ACCESORIOS PARA CANALIZACION CON TUBOS
En los métodos modernos para instalaciones eléctricas de casas-habitación, todas las
conexiones de conductores o uniones entre conductores se deben realizar en cajas de conexión
aprobadas para tal fin y se deben instalar en donde puedan ser accesibles para poder hacer
cambios en el alambrado. Por otra parte, todos los apagadores y salidas para lámparas se
deben encontrar alojados en cajas, igual que los contactos.
Las cajas son metálicas y de plástico según se usen para instalación con tubo conduit metálico
o con tubo PVC o polietileno. Las cajas metálicas se fabrican de acero galvanizado de cuatro
formas principalmente; cuadradas, octogonales, rectangulares y circulares; se fabrican en varios
anchos, profundidad y perforaciones para acceso de tubería; hay perforaciones en las casas
laterales y en el fondo. En las figuras se muestran algunos tipos de cajas de conexión.
CONDUCTORES
En las instalaciones eléctricas residenciales los elementos que proveen las trayectorias de
circulación de la corriente eléctrica son conductores o alambres forrados con un material
aislante, desde luego que el material aislante es no conductor, con esto se garantiza que el flujo
de corriente sea a través del conductor. El material que normalmente se usa en los conductores
para instalaciones eléctricas es el cobre y se aplican en el caso específico de instalaciones
eléctricas residenciales dentro de la categoría de baja tensión que son aquellas cuyos voltajes
de operación no exceden a 1000 volts entre conductores o hasta 600 volts.
33
CIRCUITO ELECTRICO
Se denomina circuito eléctrico a una serie de elementos o componentes eléctricos o
electrónicos, conectados eléctricamente entre sí con el propósito de generar, transportar o
modificar señales electrónicas o eléctricas. Es un conductor unido por sus extremos, en el que
existe, al menos, un generador que produce una corriente eléctrica. En un circuito, el generador
origina una diferencia de potencial que produce una corriente eléctrica. La intensidad de esta
corriente depende de la resistencia del conductor. Los elementos que pueden aparecer en un
circuito eléctrico pueden estar colocados en serie o en paralelo.
La finalidad de los circuitos es hacer que la corriente eléctrica haga un trabajo útil como
iluminar, mover un motor, hacer funcionar un aparato de radio, etc.
El circuito eléctrico es un camino cerrado por donde circulan electrones, este camino formado
por generador o acumulador (fuente de energía), hilo conductor, receptor o consumidor (carga),
elementos de maniobra (interruptor), elementos de protección.

GENERADORES: Son los elementos que producen e impulsan la energía eléctrica al circuito.
Son las pilas, baterías, etc.

CONDUCTORES: Son los elementos que transportan la energía eléctrica. Proporcionan el
camino por el que circulan los electrones. Son los hilos y los cables eléctricos.

RECEPTORES: Son operadores muy diversos que sirven para transformar la energía eléctrica
recibida en otro tipo de energía. Las bombillas transforman la energía eléctrica en luminosa, los
timbres en acústica, los motores en movimiento, etc.

ELEMENTOS DE MANIOBRA: Permiten manejar el circuito a voluntad. Interruptores,
conmutadores, pulsadores.

ELEMENTOS DE PROTECCIÓN: Protegen al circuito de posibles sobrecargas que se
puedan producir. Fusibles, diferenciales, magneto térmicos, etc.
34
CLASIFICACIÓN DE CIRCUITOS
POR EL TIPO DE SEÑAL:
CORRIENTE CONTINUA (CC): Es el resultado del flujo de
electrones por un conductor (alambre o cable de cobre casi
siempre), que va del terminal negativo al terminal positivo de una
batería (circula en una sola dirección), pasando por una carga. En
la corriente continua las cargas eléctricas circulan siempre en la
misma dirección Aunque comúnmente se identifica la corriente
continua con la corriente constante es continua toda corriente que
mantenga siempre la misma polaridad. Al desplazarse en este
sentido los electrones, los huecos o ausencias de electrones lo
hacen en sentido contrario, es decir, desde el polo positivo al
negativo. Por convenio, se toma como corriente eléctrica al flujo de cargas positivas, aunque
éste es a consecuencia del flujo de electrones, por tanto el sentido de la corriente eléctrica es
del polo positivo de la fuente al polo negativo y contrario al flujo de electrones y siempre tiene el
mismo signo.
CORRIENTE ALTERNA (CA):se comporta como su
nombre lo indica. Los electrones del circuito se desplazan
primero en una dirección y luego en sentido opuesto, con
un movimiento de
vaivén
en torno a
posiciones
relativamente fijas. Esto se consigue alternando la
polaridad del voltaje del generador o de otra fuente. su
voltaje instantáneo va cambiando en el tiempo desde 0 a
un máximo positivo, vuelve a cero y continúa hasta otro
máximo negativo y así sucesivamente. La corriente
alterna más
comúnmente
utilizada,
cambia
sus valores instantáneos de acuerdo con la función trigonométrica seno, de ahí se
denominación de corriente alterna senoidal.
POR EL TIPO DE REGIMEN:

PERIODICA: A diferencia de la corriente continua que posee siempre el mismo valor, esto es,
un flujo de cargas constantes a lo largo del tiempo, en esta el flujo de cargas toma una serie de
valores distintos que se repiten con el tiempo.
Si las cargas se desplazan siempre en la misma dirección se dice que la corriente es
pulsatoria y en caso contrario alterna.
35

TRANSITORIA: Es aquella corriente eléctrica en la que el flujo de cargas o bien tiende a
extinguirse por cesar la causa que lo produce, o bien a estabilizarse en un valor constante tras
un período de oscilación. Por lo general, son de corta duración, aumentando o disminuyendo de
forma exponencial, y aparecen con frecuencia en los circuitos en los que hay
bobinas y condensadores.
PARTES DE UN CIRCUITO
Para analizar un circuito deben de conocerse los nombres de los elementos que lo forman. A
continuación se indican los nombres más comunes.
GENERADOR: Transforma cualquier
en energía eléctrica.
tipo de energía
RECEPTOR: Transforma energía eléctrica en cualquier tipo
de energía.
LÍNEA: Transporta la corriente eléctrica.
CLASES DE CIRCUITOS
CIRCUITOS CONECTADOS EN SERIE:
Los aparatos de un circuito eléctrico están conectados en
serie cuando dichos aparatos se colocan unos a
continuación de otros de forma que los electrones que
pasan por el primer aparato del circuito pasan también
posteriormente por todos los demás aparatos.
La intensidad de la corriente es la misma en todos los
puntos del circuito.
CIRCUITOS CONECTADOS EN PARALELO:
Los aparatos de un circuito están conectados en paralelo cuando dichos
aparatos se colocan en distintas trayectorias de forma que, si un
electrón pasa por uno de los aparatos, no pasa por ninguno de los otros.
La intensidad de la corriente en cada trayectoria depende de
la resistencia del aparato conectado en ella. Por eso, cuanto más
resistencia tenga un aparato, menos electrones pasarán por él y, por
tanto, la intensidad de la corriente en esa trayectoria será menor.
36
POLARIDAD:
Generalmente los aparatos de corriente continua no suelen incorporar protecciones frente a un
eventual cambio de polaridad, lo que puede acarrear daños irreversibles en el aparato. Para
evitarlo, y dado que la causa del problema es la colocación inadecuada de las baterías, es
común que los aparatos incorporen un diagrama que muestre cómo deben colocarse; así
mismo, los contactos se distinguen empleándose convencionalmente un muelle metálico para el
polo negativo y una placa para el polo positivo. En los aparatos con baterías recargables, el
transformador - rectificador tiene una salida tal que la conexión con el aparato sólo puede
hacerse de una manera, impidiendo así la inversión de la polaridad.
UNIDADES DE TENSION
TENSIÓN:
La tensión eléctrica o diferencia de potencial (también denominada voltaje) es una magnitud
física que cuantifica la diferencia de potencial eléctrico entre dos puntos. También se puede
definir como el trabajo por unidad de carga ejercido por el campo eléctrico sobre
una partícula cargada para moverla entre dos posiciones determinadas. Se puede medir con
un voltímetro. Su unidad de medida es el voltio. La tensión entre dos puntos A y B es
independiente del camino recorrido por la carga y depende exclusivamente del potencial
eléctrico de dichos puntos A y B en el campo eléctrico, que es un campo conservativo.
Si dos puntos que tienen una diferencia de potencial se unen mediante un conductor, se
producirá un flujo de electrones. Parte de la carga que crea el punto de mayor potencial se
trasladará a través del conductor al punto de menor potencial y, en ausencia de una fuente
externa (generador), esta corriente cesará cuando ambos puntos igualen su potencial eléctrico.
Este traslado de cargas es lo que se conoce como corriente eléctrica.
Cuando se habla sobre una diferencia de potencial en un sólo punto, o potencial, se refiere a la
diferencia de potencial entre este punto y algún otro donde el potencial se defina como cero. En
muchas ocasiones, se adopta como potencial nulo al de la tierra.
INTENSIDAD:
El término intensidad se podría definir como el grado o nivel
de una fuerza que se aplica sobre un objeto natural o sobre
un dispositivo mecánico. Como el concepto de intensidad
está presente en numerosas disciplinas científicas, también
puede aplicarse a otros elementos como el caso de los
elementos matemáticos abstractos, así como también al
carácter o temperamento de un individuo, en el caso de la psicología. La intensidad es siempre
una cualidad del objeto en sí y es algo que se utiliza para describirlo y definirlo en
37
determinados.
Si buscamos entender qué es la intensidad o cómo actúa en los objetos desde un punto de
vista físico-matemático, debemos poner en claro que la intensidad es el resultado de la
ecuación que multiplica a la densidad energética (o energía por unidad) por la velocidad en la
que tal energía se mueve. Queda en claro, entonces, que la noción de intensidad siempre
supone un movimiento desde un espacio hacia otro, movimiento que es generado por la fuerza.
Esta ecuación simple es utilizada especialmente para entender fenómenos tales como la
intensidad del sonido, de la luz o de otros elementos de la naturaleza como el agua, el aire, etc.
El término intensidad también es utilizado comúnmente para describir ciertos tipos de
personalidades o temperamentos humanos. La intensidad en este sentido no es reducible
jamás a una ecuación, sino que es un proceso que combina ciertos elementos biológicoquímicos con elementos psíquicos. Esta combinación de elementos es particular para cada
individuo y por lo general genera diferentes tipos de caracteres que pueden variar en el nivel de
intensidad demostrada en el comportamiento. La intensidad de una personalidad puede
hacerse visible en la imposibilidad para contener, reprimir o neutralizar ciertas sensaciones,
RESISTENCIA
La resistencia eléctrica es una propiedad que tienen los materiales de oponerse al paso de la
corriente. Los conductores tienen baja resistencia
eléctrica, mientras que en los aisladores este valor
es alto. La resistencia eléctrica se mide en Ohm (Ω).
El elemento circuital llamado resistencia se utiliza
para ofrecer un determinado valor de resistencia dentro de un circuito.
RESISTENCIA DE UN CONDUCTOR
La resistencia de un material es directamente proporcional a su longitud e inversamente
proporcional a su sección. Se calcula multiplicando un valor llamado coeficiente de
resistividad (diferente en cada tipo de material) por la longitud del mismo y dividiéndolo
por su sección (área).
ρ= Coeficiente de resistividad del material.
l = Longitud del conductor.
s = Sección del conductor.
Además de los conductores y los aisladores encontramos otros dos tipos de elementos:
los semiconductores y los superconductores. En los semiconductores el valor de la
38
resistencia es alto o bajo dependiendo de las condiciones en las que se encuentre el
material, mientras que los superconductores no tienen resistencia.
ACOMPLAMIENTO DE RESISTENCIA:
La dos formas más comunes de acoplar resistencias son en serie y en paralelo.
Acopladas se puede obtener una resistencia equivalente. Además existen otras
configuraciones como estrella, triángulo, puente de Wheatstone.
FACTORES DETERMINANTES
La electricidad estática es el proceso por el cual las moléculas de un material poco conductor
se desbalancea eléctricamente, o sea sus moléculas pierden el equilibrio eléctrico natural, ya sea positiva
(mayor nº de protones) o negativa (mayor nº de electrones), este proceso viene dado la mayoría de las
veces en los ámbitos del hogar y la oficina por el efecto triboeléctrico (por rozamiento) y por inducción
electrostática (esto ocurre cuando un objeto cargado se pone en las cercanías de un objeto
eléctricamente neutro, resultando una separación de cargas en el conductor).
Las causas más comunes para que se cree electricidad estática es la utilización de materiales
sintéticos en muebles, suelos, paredes, ropa, que son poco conductores y no tienen ninguna derivación a
tierra.
Es importante controlar la aireación, la humedad, la ionización del aire, como factores determinantes en
este tipo de electricidad.
RESISTOR
Se
denomina resistor o
bien
resistencia
al componente
electrónico diseñado
para
introducir
una resistencia eléctrica determinada entre dos puntos de un circuito
eléctrico. En el propio argot eléctrico y electrónico, son conocidos
simplemente como resistencias.
En otros casos, como en las planchas, Calentadores, etc., se emplean
resistencias
para
39
producir calor aprovechando
el Joule.
Es un
material formado por carbón y otros elementos resistivos para disminuir la corriente que pasa. Se opone
al paso de
la
corriente.
La corriente máxima
en
un
resistor
viene
condicionada
por
la
máxima potencia que pueda disipar su cuerpo. Esta potencia se puede identificar visualmente a partir del
diámetro sin que sea necesaria otra indicación. Los valores más comunes son 0,25 W, 0,5 W y
1 W.Existen resistencias de valor variable, que reciben el nombre de potenciómetros.
CODIGO DE COLORES
Para caracterizar un resistor hacen falta tres valores: resistencia eléctrica, disipación máxima y precisión
o tolerancia. Estos valores se indican normalmente en el encapsulado dependiendo del tipo de éste; para
el tipo de encapsulado axial, el que se observa en las fotografías, dichos valores van rotulados con un
código de franjas de colores.
Estos valores se indican con un conjunto de rayas de colores sobre el cuerpo del elemento. Son tres,
cuatro o cinco rayas; dejando la raya de tolerancia (normalmente plateada o dorada) a la derecha, se
leen de izquierda a derecha. La última raya indica la tolerancia.
El valor de la resistencia eléctrica se obtiene leyendo las cifras como un número de una, dos o tres cifras;
se multiplica por el multiplicador y se obtiene el resultado en Ohmios (Ω). El coeficiente de temperatura
únicamente se aplica en resistencias de alta precisión o tolerancia menor del 1%.
40
Color
de
la Valor de la 1°cifra Valor de la 2°cifra
Multiplicador Tolerancia
Coeficiente
banda
significativa
significativa
Negro
0
0
1
-
-
Marrón
1
1
10
±1%
100ppm/°C
Rojo
2
2
100
±2%
50ppm/°C
Naranja
3
3
1 000
-
15ppm/°C
Amarillo
4
4
10 000
±4%
25ppm/°C
Verde
5
5
100 000
±0,5%
20ppm/°C
Azul
6
6
1 000 000
±0,25%
10ppm/°C
Morado
7
7
10000000
±0,1%
5ppm/°C
Gris
8
8
100000000
±0.05%
1ppm/°C
Blanco
9
9
1000000000
-
-
Dorado
-
-
0,1
±5%
-
Plateado
-
-
0,01
±10%
-
Ninguno
-
-
-
±20%
-
de
temperatura
COMO LEER EL VALOR DE UNA RESISTENCIA
En una resistencia tenemos generalmente 4 líneas de colores, aunque podemos encontrar algunas que
contengan 5 líneas (4 de colores y 1 que indica tolerancia). Vamos a tomar como ejemplo la más general,
las de 4 líneas. Con la banda correspondiente a la tolerancia a la derecha, leemos las bandas restantes
de izquierda a derecha, como sigue: Las primeras dos bandas conforman un número entero de dos
cifras:
1. La primera línea representa el dígito de las decenas.
2. La segunda línea representa el dígito de las unidades.
3. La tercera línea representa la potencia de 10 por la cual se multiplica el número.
El resultado numérico se expresa en Ohms.
Por ejemplo:
4. Observamos la primera línea: verde= 5
5. Observamos la segunda línea: amarillo= 4
6. Observamos la tercera línea: rojo= 2 o 100
41
7. Unimos los valores de las primeras dos líneas y multiplicamos por el valor de la tercera
54 X 102 = 5400Ω o 5,4 kΩ y este es el valor de la resistencia expresada en Ohmios
Ejemplos
1).La caracterización de una resistencia de 2.700.000 Ω (2,7 MΩ), con una tolerancia de ±10%, sería la
representada en la figura:
1ª cifra: rojo (2)
2ª cifra: violeta (7)
Multiplicador: verde (100000)
Tolerancia: plateado (±10%)
2).El valor de la resistencia de la figura es de 65 Ω y tolerancia de ±2% dado que:
1ª cifra: azul (6)
2ª cifra: verde (5)
3ª cifra: negro (0)
Multiplicador: dorado (10-1)
Tolerancia: rojo (±2%)
RESISTORES FIJOS
Los resistores fijos se caracterizan porque su valor óhmico es constante y sólo se ve alterado por efecto
del envejecimiento y la temperatura principalmente. Estas variaciones se incluyen dentro de los
márgenes de error agrupados en la tolerancia que caracteriza al componente.
Existen diversos métodos para la fabricación de resistores de esta categoría. Cada uno de ellos se utiliza
para la obtención de resistores con características específicas. Por ejemplo, el proceso de fabricación de
un resistor convencional con una tolerancia del 10 por 100 difiere sustancialmente del método utilizado
para la producción de componentes de precisión con tolerancias inferiores al 1 por 100.
CLASIFICACION DE LOS RESISTORES FIJOS
En primera instancia cabe distinguir entre dos categorías de resistores:
* Bobinados: constituidos por el arrollamiento de un material resistivo alrededor de un soporte aislante.
* No bobinados: el material resistivo se integra en el cuerpo del componente.
42
RESISTORES NO BOBINADOS
Están previstos para disipar potencias de hasta 2 Vatios. Son más pequeños y económicos que
los bobinados, y el material restivo suele ser carbón o película metálica.
Dentro de este apartado caben resistores destinados a diversas finalidades, los cuales ofrecen
características básicas muy dispares.
* Resistores de uso corriente Son de mediana estabilidad y bajo precio. Suelen ser de tipo
aglomerado o de capa de carbón.
* Resistores de alta calidad Son de tipo paralítico y capa metálica.
RESISTORES DE CAPA METALICA
Están constituidos por una finísima película o capa de metal (oro, plata, níquel, cromo u óxidos
metálicos) depositada sobre un soporte aislante, por ejemplo, de vidrio o mica.
Las capas de mayor resistencia eléctrica son en general de estructura metálica, mientras que
las de menor valor óhmico son de material semiconductor. El espesor de la capa oscila entre
algunos A (10-8cm.) y algunos miles de A.
Los resistores de capa metálica tienen una elevada estabilidad, aunque poca resistencia. El
espiralado se realiza por medio de rayo láser.
RESISTORES BOBINADOS
Están constituidos por hilos metálicos bobinados sobre núcleos cerámicos. Con el fin de que la
longitud del hilo no resulte excesiva, se utilizan metales y aleaciones que tengan un alto valor
resistivo. Aleaciones frecuentes son níquel (Nipara resistores bobinados de potencia y
precisión, y níquel (Ni-Cu, Constatan).
En esta categoría cabe distinguir dos tipos básicos:
* Resistores bobinados de potencia Son de construcción robusta y se utilizan en circuitos de
alimentación, como divisores de tensión. Están constituidos por un soporte de porcelana
43
(esteatita) o aluminio aglomerado, sobre el que se devana un hilo de Nio NiLa protección la
aporta el proceso final de cementado o vitrificado externo.
Las tolerancias son inferiores al 10 por lO0 y su tensión de ruido es prácticamente despreciable.
Para garantizar su fiabilidad es conveniente que el diámetro no sea excesivo y que no se
utilicen a más del 50 por lO0 de su potencia nominal.
RESISTORES VARIABLES
Los resistores variables tienen tres contactos, dos de ellos están conectados en los extremos de la
superficie resistiva y el otro está conectado a un cursor que se puede mover a lo largo de la superficie,
resistiva.
Resistores variables de capa
*
*
Resistores
Resistores
de
de
capa
pequeña
Resistores variables bobinados
disipación *
Resistores
metálica
*
* Resistores bobinados de precisión
de
Resistores
capa
de
carbón
bobinados
de
potencia
* Resistores de capa tipo cermet
ANALISIS DE MALLAS
El análisis de mallas, es una técnica usada para determinar la tensión o la corriente de cualquier
elemento de un circuito plano. Un circuito plano es aquel que se puede dibujar en un plano de forma que
ninguna rama quede por debajo o por arriba de ninguna otra. Esta técnica está basada en la ley de
tensiones de Kirchhoff. La ventaja de usar esta técnica es que crea un sistema de ecuaciones para
resolver el circuito, minimizando en algunos casos el proceso para hallar una tensión o una corriente de
un circuito.
Para usar esta técnica se procede de la siguiente manera: se asigna a cada una de las mallas del circuito
una corriente imaginaria que circula en el sentido que nosotros elijamos; se prefiere asignarle a todas las
corrientes de malla el mismo sentido. De cada malla del circuito, se plantea una ecuación que estará en
44
función de la corriente que circula por cada elemento. En un circuito de varias mallas resolveríamos un
sistema lineal de ecuaciones para obtener las diferentes corrientes de malla.
PASOS A SEGUIR EN UN ANALIZIZ DE MALLAS
Paso 1. Asignar una corriente de malla a cada malla (sentido cualquiera) y asignar una polarización a
cada elemento del circuito.
Paso 2. Establecemos un sentido de circulación siguiendo el cual aplicamos KVL a cada malla.
Tendremos tantas ecuaciones como mallas.
Paso 3. Usamos las relaciones V/I (Ley de Ohm) para expresar las tensiones en función de las corrientes
en las ecuaciones de 2.
Paso 4. Sustituimos las ecuaciones del paso 3 en 2.
Paso 5. Obtenemos las corrientes de malla.
Ejemplo: Hallar i3
Paso 1: referenciar cada elemento
Paso 2: definir corrientes de malla
Paso 3: obtener ecuaciones con LVK a cada malla del circuito
Malla 1
45
Malla 2
Paso 4: resolver el sistema de ecuación
Ejemplo: hallar las Corrientes de malla
Paso 1: referenciar el circuito
Paso 2: definir corrientes de malla
46
Paso 3: obtener ecuaciones usando LVK
Para M mallas se tienen M corrientes de malla y M ecuaciones.
Malla 1
Malla 2
Malla 3
Paso 4: resolver el sistema de ecuaciones
R es una matriz de resistencias solo para circuitos con fuentes independientes de voltaje con corrientes
de malla.
47
Ejemplo: fuente de corriente externa y una fuente dependiente
Paso 1: referenciar cada elemento
48
Paso 2: definir corrientes de malla
Paso 3: obtener ecuaciones usando LVK
Malla 1
Malla 2
49
Ecuación de la variable de control
Paso 4: resolver el sistema de ecuaciones
.
POTENCIA
Es la relación de paso de energía de un flujo por unidad de tiempo; es decir, la cantidad
de energía entregada o absorbida por un elemento en un tiempo determinado. La unidad en
el Sistema Internacional de Unidades es el vatio (watt).
Cuando una corriente eléctrica fluye en cualquier circuito, puede transferir energía al hacer
un trabajo mecánico o termodinámico. Los dispositivos convierten la energía eléctrica de
muchas
maneras
útiles,
como calor, luz (lámpara
incandescente), movimiento (motor
eléctrico), sonido (altavoz) o procesos químicos. La electricidad se puede producir mecánica o
químicamente por la generación de energía eléctrica, o también por la transformación de la luz
en las células fotoeléctricas. Por último, se puede almacenar químicamente en baterías.
La energía consumida por un dispositivo eléctrico se mide en vatios-hora (Wh), o en
kilovatios (kWh). Normalmente las empresas que suministran energía eléctrica a la industria y
los hogares, en lugar de facturar el consumo en vatios-hora, lo hacen en kilovatios-hora (kWh).
La potencia en vatios (W) kilovatios.
50
POTENCIA EN CORRIENTE CONTINUA
Cuando se trata de corriente continua (CC) la potencia eléctrica desarrollada en un cierto instante por un
dispositivo de dos terminales, es el producto de la diferencia de potencial entre dichos terminales y
la intensidad de corriente que pasa a través del dispositivo. Por esta razón la potencia es proporcional a
la corriente y a la tensión. Esto es,
Donde I es el valor instantáneo de la intensidad de corriente y V es el valor instantáneo del voltaje. Si I se
expresa en amperios y V en voltios, P estará expresada en watts (vatios). Igual definición se aplica
cuando se consideran valores promedio para I, V y P.
Cuando el dispositivo es una resistencia de valor R o se puede calcular la resistencia equivalente del
dispositivo, la potencia también puede calcularse como,
Recordando que a mayor corriente, menor voltaje.
POTENCIA EN CORRIENTE ALTERNA
Cuando se trata de corriente alterna (AC) sinusoidal, el promedio de potencia eléctrica desarrollada por
un dispositivo de dos terminales es una función de los valores eficaces o valores cuadráticos medios, de
la diferencia de potencial entre los terminales y de la intensidad de corriente que pasa a través del
dispositivo.
POTENCIA ACTIVA
Es la potencia capaz de transformar la energía eléctrica en trabajo. Los diferentes dispositivos eléctricos
existentes convierten la energía eléctrica en otras formas de energía tales como: mecánica, lumínica,
térmica, química, etc. Esta potencia es, por lo tanto, la realmente consumida por los circuitos y, en
consecuencia, cuando se habla de demanda eléctrica, es esta potencia la que se utiliza para determinar
dicha demanda.
51
POTENCIA REACTIVA INDUCTIVA.
Esta potencia no se consume ni se genera en el sentido estricto (el uso de los términos "potencia reactiva
generada" y/o "potencia reactiva consumida" es una convención) y en circuitos lineales solo aparece
cuando existen bobinas o condensadores. Por ende, es toda aquella potencia desarrollada en circuitos
inductivos. Considérese el caso ideal de que un circuito pasivo contenga exclusivamente, un
elemento inductivo (R = 0; Xc = 0 y Xl = o) al cual se aplica una tensión senoidal de la forma u(t) = Umáx
* sen w*t. En dicho caso ideal se supone a la bobina como carente de resistencia y capacidad, de modo
que sólo opondrá su reactancia inductiva a las variaciones de la intensidad del circuito. En dicha
condición, al aplicar una tensión alterna a la bobina la onda de la intensidad de corriente correspondiente
resultará con el máximo angulo de desfasaje (90º). La onda representativa de dicho circuito es senoidal,
de frecuencia doble a la de red, con su eje de simetría coincidiendo con el de abscisas, y por ende con
alternancias que encierran áreas positivas y negativas de idéntico valor. La suma algebraica de dichas
sumas positivas y negativas da una potencia resultante nula, fenómeno que se explica conceptualmente
considerando que durante las alternancias positivas el circuito toma energía de la red para crear el
campo magnético en la bobina; mientras en las alternancias negativas el circuito la devuelve, y a dicha
devolución se debe la desaparición temporaria del campo magnético. Esta energía que va y vuelve de la
red constantemente no produce trabajo y recibe el nombre de "energía oscilante", correspondiendo a la
potencia que varía entre cero y el valor (Umáx*Imáx)/2 tanto en sentido positivo como en negativo.
Por dicha razón, para la condición indicada resulta que P = 0 y por existir como único factor de oposición
la reactancia inductiva de la bobina, la intensidad eficaz del circuito bale:
52
LEYES DE KIRCHHOFF
Para otros usos de este término, véase Leyes de Kirchhoff (desambiguación).
Las leyes de Kirchhoff son dos igualdades que se basan en la conservación de la energía y la carga en
los circuitos eléctricos. Fueron descritas por primera vez en 1845 por Gustav Kirchhoff. Son ampliamente
usadas en ingeniería eléctrica.
Ambas leyes de circuitos pueden derivarse directamente de las ecuaciones de Maxwell, pero Kirchhoff
precedió a Maxwell y gracias a Georg Ohm su trabajo fue generalizado. Estas leyes son muy utilizadas
en ingeniería eléctrica e ingeniería electrónica para hallar corrientes y tensiones en cualquier punto de un
circuito eléctrico.
Las condiciones de equilibrio en los circuitos eléctricos pueden ser expresadas algebraicamente en
función de las leyes de voltaje y de corriente de Kirchhoff, las cuales establecen los principios básicos
para el análisis de circuitos. En cualquier circuito se identificará con m al número de ramas que posea y
con n al número de nodos (puntos de intercepción de las ramas).
LEY DE CORRIENTES
Esta ley también es llamada ley de nodos o primera ley de Kirchhoff y es común que se use la sigla LCK
para referirse a esta ley. La ley de corrientes de Kirchhoff nos dice que:
En cualquier nodo, la suma de la corriente que entra en ese nodo es igual a la suma de la corriente que
sale. De igual forma, La suma algebraica de todas las corrientes que pasan por el nodo es igual a cero.
LEY DE KIRCHHOFF
La ley se basa en el principio de la conservación de la carga donde la carga en coulomb es el producto
de la corriente en amperios y el tiempo en segundos.
LEY DE TENSIONES
Esta ley es llamada también Segunda ley de Kirchhoff, ley de lazos de Kirchhoff y es común que se use
la sigla LVK para referirse a esta ley.En toda malla la suma de todas las caídas de tensión es igual a la
53
tensión total suministrada. De forma equivalente, En toda malla la suma algebraica de las diferencias de
potencial eléctrico es igual a cero.
LEY DE KIRCHHOFF DEL VOLTAJE
La ley de Kirchhoff del voltaje afirma que el voltaje aplicado a un circuito cerrado es igual a la suma de las
caídas de voltaje en ese circuito. Este hecho se usó en el estudio de los circuitos serie y se expresó como
sigue:
Voltaje aplicado = suma de caídas de voltaje
VA = V1 + V2 +V3
En la cual VA es el voltaje aplicado y V1, V2 y V3 son caídas de voltaje.
Otra manera de expresar la LKV es que la suma algebraica de las subidas de voltaje; el voltaje entre los
extremos de un resistor se considera una caída de voltaje. A menudo resulta conveniente identificar las
fuentes de voltaje con subíndices literales a las caídas de voltaje con subíndices numéricos. Esta forma
de la ley puede escribirse transponiendo el segundo miembro de la ecuación siguiente al primer miembro.
Voltaje aplicado – suma de las caídas de voltaje = 0
En símbolos:
VA - V1 - V2 - V3 = 0
O bien: VA - (V1 + V2 + V3) = 0
Usando un nuevo símbolo, Σ, la letra griega sigma mayúscula, tenemos:
Σ V = VA - V1 - V2 - V3 = 0
En la cual, la suma algebraica de todos los voltajes en cualquier circuito cerrado es igual a cero.
En la fórmula del voltaje asignamos un signo más a una subida de voltaje y un signo menos a una caída
de voltaje. Al rastrear las caídas de voltaje en un circuito, iníciese en la terminal negativa de la fuente de
voltaje. El camino de la terminal negativa a la terminal positiva a través de la fuente es una subida de
voltaje. Continuamos recorriendo el circuito desde la terminal positiva por todos los resistores hasta
regresar a la terminal negativa de la fuente. Si en el ejemplo comenzamos en el punta a, la terminal
negativa de la batería, y recorremos el circuito en la dirección abc-da, pasamos por voltaje acumulado de
menos a más y voltaje acumulado igual más 100 voltios. Si comenzamos en el punto b y nos movemos
en la dirección contraria badcb, pasamos por el voltaje acumulado de mas A menos y voltaje acumulado
igual a menos 100 voltios. La caída de voltaje en cualquier resistencia será negativo si la recorremos en
la dirección de más A menos. Por lo tanto, si recorremos en el circuito de el ejemplo en la dirección
abcda, V1 igual a menos 50 voltios, V2 igual a menos 30 y V3 igual a menos 20 voltios. La caída de
voltaje será positiva si recorremos una resistencia en la dirección de menos A más.
54
Ejemplo:
B
V1=50 v
R1
C
V2=30v
R2
VA=100
V
ΣV = VA - V1 - V2 - V3
ΣV= 100 – 50 – 30 - 20
A
ΣV=100-100
V3=20v
R3
D
ΣV= 0
Por consiguiente, el recorrer el circuito en la dirección abcda tenemos.
ΣV= 0
VA – V1 – V2 – V3 = 0
100 – 50 – 30 – 20 = 0
0=0
Determine la dirección del voltaje al recorrer el circuito abcda y luego escríbase la expresión para los
voltajes del circuito.
Supóngase que la dirección de la corriente es la indicada. Marquense las polaridades más y menos de
cada resistor.
VA es una fuente de voltaje más. (Es una subida de voltaje en la dirección supuesta de la corriente.)
V1 es una caída de voltaje menos. (Es una disminución en la dirección supuesta)
V2 es una caída de voltaje menos. (Es una disminución en la dirección supuesta)
VB es una fuente de voltaje menos. (Es una disminución del voltaje en la dirección supuesta de la
corriente.)
V3 es una caída de voltaje menos. (Es una disminución en la dirección supuesta.)
ΣV= 0
VA – V1 – V2 –VB – V3 = 0
V2
Agrupándose las subidas y las caídas de voltaje.
VA – (V1 + V2 + V3 + VB)
Nótese que las caídas de voltaje incluyen una fuente de voltaje VB. Normalmente las fuentes son
positivas. En este caso, la polaridad de la fuente actúa contra la dirección supuesta de la corriente, por lo
que se efecto es disminuir el voltaje.
55
B
C
V1
VB
VA
V3
D
A
Ilustración de la LKV con dos fuentes
V1=3 V
V2=6 V
VA=15 V
VB=?
A
V3= 2 V
Ejemplo:
La dirección del flujo de la corriente está indicada por la flecha. Márquese la polaridad de las caídas de
voltaje de los resistores. Recórrase el circuito en la dirección del flujo de la corriente a partir del punto A.
escríbase la ecuación de los voltajes en el circuito.
ΣV=0
Úsense las reglas más y menos para las subidas y las caídas de voltaje
VA – V1 – V2 – VB – V3=0
Resuélvase para VB
VB= VA – V1 – V2 – V3 = 15 – 3 – 6 – 2 = 4 V
56
Como se encontró que VB es positivo, la dirección supuesta de la corriente es efectivamente su dirección
real.
LEYES DE KIRCHHOFF DE LA CORRIENTE (LKC)
La ley de Kirchhoff de la corriente afirma que la suma de las corrientes que entran a un nodo es igual a la
suma de las corrientes que salen del nodo. Supóngase que tenemos seis corrientes que salen o entran a
un punto común o nodo.
I6
I1
I5
I4
I2
I3
Corrientes que coinciden en un punto común
Suma de todas la corrientes entrantes = suma de todas las corrientes salientes
Sustitúyanse por los símbolos:
I1 + I3 + I4 + I6 = I2 + I5
Si consideramos que las corrientes que fluyen hacia un nodo son positivas y que las corrientes que salen
del mismo nodo son negativas, entonces esta ley afirma que la suma algebraica de todas las corrientes
que se encuentran en un punto común es cero. Usando el símbolo Σ, tenemos:
ΣI=0
En la que ΣI, la suma algebraica de todas las corrientes en el punto común, es cero.
I1 - I2 + I3 + I4 - I5 + I6 = 0
Si se trasponen los términos negativos al primer miembro, obtendríamos la ecuación original.
Ejemplo:
57
Escríbase la corriente para la ecuación I, de la parte a y de la parte b del el ejemplo.
I2
I1
I3
Ilustración A
I2
I1
I3
I4
58
Ilustración B
La suma algebraica de todas las corrientes en el nodo es cero. Las corrientes que entran son más; las
corrientes que salen del nodo son:
A = I1 – I2 – I3 = 0
I1= I2 + I3
B = I1 – I2 – I3 – I4 = 0
I1 = I2 + I3 + I4
Encuéntrese las corrientes desconocidas de las partes a y b del ejemplo.
I3=3 A
I1=0
I4=?
I2=3A
I2=7 A
I1=2A
I3=4A
DETERMINACION DE LA CORRIENTE
La suma algebraica de todas las corrientes en el nodo es cero. Las corrientes que entran son más, las
corrientes que salen son menos.
A = -I1 + I2 – I3 = 0
I1 = I2 – I3 = 7 – 3 = 4 A
B = I1 + I2 – I3 + I4 = 0
I4 = - I1 – I2 – I3 = -2 -3 +4 = - 1 A
59
El signo negativo de I 4 significa que la dirección supuesta para I4 es incorrecta y que I4 realmente está
fluyendo hacia afuera del punto p.
CORRIENTE DE MALLAS
Una simplificación de las leyes de Kirchhoff es el método que hace uso de corrientes de mallas o de
circuito. Una malla es cualquier trayectoria cerrada en un circuito, no importa que el recorrido contenga
una fuente de voltaje. Al resolver un circuito mediante corrientes de malla, primero debemos decidir las
trayectorias que serán las mallas. Luego se asigna una corriente de malla a cada una. Por conveniencia,
generalmente se suponen las corrientes de malla en la dirección de las manecillas del reloj. Esta
dirección es arbitraria, pero la dirección de las manecillas del reloj es la usada con mayor frecuencia.
Luego la ley de Kirchhoff del voltaje se aplica al recorrido de cada malla. Las ecuaciones que resultan
determinan las corrientes de malla desconocidas. De estas, se puede encontrar la corriente o el voltaje
de cualquier resistor.
c
R1=v1
d
R3=v3
e
R2=v2
Malla 1
b
malla2
f
a
VA-I1R1-I1R2+I2R2= 0
VA-I1 (R1+R2) +I2R2= 0
+I1 (R1+R2)-I2R2= 0
Luego
-I1R2+I1R2-I2R3-VB= 0
+I1R2-I2 (R2+R3)= 0
ANALISIS DE NODOS
En análisis de circuitos eléctricos, el análisis de nodos, o método de tensiones nodales es un método
para determinar la tensión (diferencia de potencial) de uno o más nodos.
60
Cuando se analiza un circuito por las leyes de Kirchhoff, se podrían usar análisis de nodos (tensiones
nodales) por la ley de corrientes de Kirchhoff (LCK) o análisis de malla (corrientes de malla) usando la ley
de tensiones de Kirchhoff (LVK). En el análisis de nodos se escribe una ecuación para cada nodo, con
condición que la suma de esas corrientes sea igual a cero en cualquier instante, por lo que una carga,
nunca puede acumularse en un nodo. Estas corrientes se escriben en términos de las tensiones de cada
nodo del circuito. Así, en cada relación se debe dar la corriente en función de la tensión que es nuestra
incógnita, por la conductancia.
El análisis de nodos es posible cuando todos los nodos tienen conductancia. Este método produce un
sistema de ecuaciones que puede resolverse a mano si es pequeño, o también puede resolverse
rápidamente usando álgebra lineal en un computador. Por el hecho de que forme ecuaciones muy
sencillas, este método es una base para muchos programas de simulación de circuitos (por ejemplo,
SPICE). Cuando los elementos del circuito no tienen conductancia, se puede usar una extensión más
general del análisis de nodos: el análisis de nodos modificado.
VOLTAJE DE NODO
Otro método para la solución de un circuito con corrientes de malla emplea más caídas de voltaje para
especificar las corrientes en un nodo. Se escriben las ecuaciones de las corrientes en los nodos para
satisfacer la ley de Kirchhoff de las corrientes. Al resolver las ecuaciones de los nodos podemos calcular
los voltajes desconocidos de los nodos. Un nodo es una conexión común de dos o más componentes.
ΣI= 0
I1 + I2 – I3= 0
I3= I1 + I2
Por la ley de ohm,
I3 = VN÷R2
I1 = VA – VN ÷ R1
I2 = VB – VN ÷ R
REDES
61
Definición
Una red eléctrica es una red interconectada que tiene el propósito de suministrar electricidad desde los
proveedores hasta los consumidores. Consiste de tres componentes principales, las plantas generadoras
que producen electricidad, las líneas de transmisión que llevan la electricidad de las plantas generadoras
a los centros de demanda y los transformadores que reducen el voltaje para que las líneas de distribución
puedan entregarle energía al consumidor final.
Transformaciones Delta - Estrella (D - Y) y Estrella - Delta (Y - D)
En numerosos circuitos eléctricos, (especialmente cuando se están analizando sistemas que se
identifican como trifásicos), aparecen con frecuencia dos arreglos de resistencias, mostrados en la
Figura, que se conocen como la configuración Delta y la configuración Estrella o Y.
Es posible determinar la relación de equivalencia entre ambas configuraciones para sustituir una por otra
según convenga cuando se está analizando un circuito.
Para establecer estas relaciones de equivalencia se procede de la siguiente forma: Se considera que
ambas configuraciones se encuentran conectadas en sendos circuitos, cuyo efecto puede representarse
mediante las fuentes de corriente I1, I2 e I3, tal como se muestra en la Figura
Las configuraciones serán
equivalentes
aplicarles el mismo tipo de fuentes existe el mismo voltaje entre sus terminales.
62
si
al
A continuación se pueden escribir las siguientes relaciones:
El voltaje VA - VB cuando la fuente I3 está activa y las otras dos están desconectadas, está dado por las
siguientes ecuaciones:
Para la configuración Delta:
VA− VB = I3 (R 3 II(R1 + R 2 )) = I3
R 3 (R1 + R 2 )
R1 + R 2 + R 3
Para la configuración Estrella:
VA − VB = I3 (R A + R B )
De donde:
R A+ R B =
R 3 (R1 + R 2 )
R1 + R 2 + R 3
Similarmente, el voltaje VB - VC cuando la fuente I1 está activa y las otras dos están desconectadas, está
dada por las siguientes ecuaciones:
Para la configuración Delta:
VB− VC = I1 (R1 II(R 2 + R 3 )) = I1
R1 (R 2 + R 3 )
R1 + R 2 + R 3
Para la configuración Estrella:
VB − VC = I1 (R B + R C )
De donde:
RB + RC =
R1 (R 2 + R 3 )
R1 + R 2 + R 3
Finalmente, el voltaje VC - VA cuando la fuente I2 está activa y las otras dos están desconectadas, está
dado por las siguientes ecuaciones:
Para la configuración Delta:
VC− VA = I2 (R 2 II(R1 + R 3 )) = I2
R 2 (R1 + R 3 )
R1 + R 2 + R 3
Para la configuración Estrella:
VC − VA = I2 (R A + R C )
De donde:
R A + R C=
R 2 (R1 + R 3 )
R1 + R 2 + R 3
63
Las ecuaciones R A = R B , R B + R C y R A + R C constituyen un sistema de tres ecuaciones que permite
establecer las relaciones de las resistencias de la configuración Estrella (RA, RB, RC) si se conocen las
resistencias de la configuración Delta (R1, R2, R3) o viceversa.
Para establecer las relaciones de las resistencias de la configuración Estrella en función de las
resistencias de la configuración Delta, se procede de la siguiente manera:
Se escriben de nuevo las ecuaciones indicadas, multiplicando una de ellas,
(Por ejemplo la segunda) por -1, con lo cual se obtiene el sistema de ecuaciones mostrado a
continuación:
RA + RB =
R 3 (R1 + R 2 )
R1 + R 2 + R 3
−R B + R C =
R1 (R 2 + R 3 )
R1 + R 2 + R 3
R A + R C=
R 2 (R1 + R 3 )
R1 + R 2 + R 3
Sumando las tres ecuaciones del sistema planteado, se llega al siguiente resultado:
RA + RB − RB − RC + RA + RC =
R3R1 + R3R2 − R1R2 − R1R3 + R2R1 + R2R3
R1 + R2 + R3
De donde:
RA =
R2 R3
R1 + R2 + R3
La expresión para RB se obtiene multiplicando por -1 la tercera ecuación del sistema en lugar de la
segunda, y sumando todas las ecuaciones. Dicha expresión es:
RB =
R1 R3
R1 + R2 + R3
Finalmente, la expresión para RC se obtiene multiplicando por -1 la primera ecuación del sistema y
sumando todas las ecuaciones. Dicha expresión es:
RC =
R1 R2
R1 + R2 + R3
Estrella puede calcularse como un cociente cuyo denominador es la suma de las tres resistencias de la
configuración Delta y cuyo numerador es igual al producto de las dos resistencias de la configuración
Delta que están conectadas al mismo nodo que la resistencia de la configuración Estrella cuyo valor se
desea determinar, En resumen, para hallar la configuración equivalente Estrella si se conocen los valores
de las resistencias de la configuración Delta se aplica el siguiente conjunto de ecuaciones:
64
RA =
R2 R3
R1 R3
R1 R2
RB =
RC =
R1 + R2 + R3
R1 + R2 + R3
R1 + R2 + R3
Para establecer las relaciones de las resistencias de la configuración Delta en función de las resistencias
de la configuración Estrella, se procede de la siguiente manera:
Δ = RA RB + RB RC + RC RA
Aplicando las expresiones de la ecuación RA, RB y RCse obtiene:
Δ=
R1 R2 R3 R3 + R1 R2 R3 R1 + R1 R2 R3 R2
R1 R2 R3
=
(R1 + R2 + R3)2
R1 + R2 + R3
Comparando esta expresión con la RAse puede concluir:
Δ = RA R1
De donde:
R1 =
Δ
RA
Comparando la expresión la anterior con RBse concluye:
Δ = RA R2
De donde:
R2 =
Δ
RB
Finalmente, comparando la expresión con RCse concluye:
Δ = RC R3
De donde:
R3 =
Δ
RC
Como puede observarse, cada una de las resistencias de la configuración
Delta puede calcularse como un cociente cuyo numerador es la suma de los productos de las tres
resistencias de la configuración Estrella tomadas dos a dos, y cuyo denominador es igual a la resistencia
de la configuración Estrella que no está conectada a ninguno de los nodos entre los que se encuentra la
resistencia de la configuración Delta cuyo valor se desea determinar. En resumen, para hallar la
configuración equivalente Delta si se conocen los valores de las resistencias de la configuración Estrella
se aplica el siguiente conjunto de ecuaciones:
R1 =
RARB + RBRC + RCRA
RARB + RBRC + RCRA
RARB + RBRC + RCRA
R2 =
R3 =
RA
RB
RC
65
MAGNETISMO
IMANES NATURALES
El fenómeno del magnetismo fue descubierto por los chinos alrededor del 2637 A. C. Puesto que esta
piedra se encontró por primera vez en la ciudad de Magnesia, en el Asia Menor, Se le dio el nombre de
magnetita Los imanes usados en sus brújulas primitivas se llamaban piedras guías. Actualmente
sabemos que tales imanes eran pedazos en bruto de un mineral de hierro llamado magnetita. Como la
magnetita tiene propiedades magnéticas en su estado natural, se le clasifica entre los imanes naturales.
El otro imán natural es la tierra misma. Todos los demás imanes son hechos por el hombre
se
denominan imanes artificiales.
CAMPOS MAGNETICOS
Todo imán tiene dos puntos opuestos que atraen con mayor facilidad pedacitos de hierro. Estos puntos
se denominan polos del imán; el polo norte y el polo sur. De la misma manera que las cargas eléctricas
del mismo signo se repelen que las cargas de signos contrarios se atraen, los polos magnéticos del
mismo signo se repelen y los de signo distinto se atraen.
LINEAS DE FUERZA
El campo magnético de un imán está formado por líneas de fuerza que se extienden en el espacio
partiendo del polo N del imán y dirigiéndose al polo S. Estas líneas
de fuerza no se cruzan y se van apartando al alejarse del imán.
Cuando más cercanas sean las líneas de fuerza y sea mayor el
número de ellas, más intenso será el campo magnético. Aunque a
simple vista es invisible, se puede demostrar que existe la fuerza que
produce espolvoreando limaduras de hierro sobre una hoja de vidrio
o de papel colocada sobre un imán con forma de barra.
Si se le dan golpecitos suaves a la hoja, las limaduras se moverán ara formar un diseño especifico que
describe el capo de fuerza alrededor del imán. El campo está al parecer formado por líneas de fuerza que
parecen salir del imán por el polo norte, recorren el aire que rodea al imán y entran al imán por el polo sur
para formar una trayectoria o circuito cerrado de fuerza. Cuanto más fuerte sea el imán, mayor será el
número de líneas de fuerza y el área cubierta por el campo.
66
ELECTROMAGNETISMO
Puesto que un electrón produce su propio campo magnético, debido al spin que tiene, se podría pensar
que, al haber exceso de electrones en un objeto, se produciría un campo magnético. Sin embargo,
también en el caso de cargas estáticas, los electrones con spines opuestos forman parejas, anulándose
en este proceso sus efectos magnéticos. Por consiguiente, la electricidad estática no produce un campo
magnético. Por otra parte, los electrones que se mueven a lo largo de un conductor, a la fuerza que
origina el flujo de corriente, no pueden formar parejas con los de spin opuesto. Por el contrario, como
todos fluyen en la misma dirección, sus campos magnéticos tienden a sumarse. En 1819 e científico
danés Oersted descubrió una relación entre el magnetismo y la corriente eléctrica. Encontró que una
corriente eléctrica que circula por un conductor produce un campo magnético alrededor de este. Las
líneas de flujo magnético que forman anillos concéntricos alrededor del conductor revelan la presencia
del campo magnético de la corriente en el alambre. Cada sección del alambre tiene a su alrededor este
campo de fuerza en un plano perpendicular al alambre.
Cuanta más corriente pase por un conductor, más intenso será el campo magnético. Así como el campo
magnético, las líneas de flujo son más densas cerca del alambre y se aparten a una de la otra al alejarse
de éste. El campo, pues es más intenso cerca del conductor y es más débil al aumentar la distancia.
El número de líneas de fuerza por unidad de área disminuye en proporción inversa a la distancia al
conductor. Por ejemplo, a un centímetro del conductor, la densidad de fuerza en la mitad de lo que sería
a medio centímetro de distancia.
EL ELECTROMAGNETISMO EN UNA ESPIRA
Si el alambre se tuerce para formar una espira, los campos magnéticos producidos alrededor del
conductor se orientarán de del tal manera que todos entrarán en la espira por un lado y saldrán por el
otro. En el centro de la espira las líneas de flujo se comprimen para crear un campo más denso y, por
consiguiente, más intenso. Esto determina los polos magnéticos: el norte se encuentra en el lado del que
sal3n las líneas de flujo y el sur en el lado por el que entran.
67
POLARIDAD DEL CAMPO MAGNETICO EN UN CONDUCTOR
La regla de la mano derecha es u medio fácil de determinar la
relación entre el flujo de corriente en un conductor y la dirección de
las líneas de fuerza magnética alrededor de él. Tómese el alambre
portador de la corriente con la mano derecha, extendiendo el pulgar a
lo largo del alambre y los otros cuatro dedos a su alrededor. Si el
pulgar apunta en la dirección de la corriente en el alambre, los otros
dedos estarán apuntando en la dirección de las líneas de fuerza
alrededor del conductor.
MANERAS DE REALIZAR UN IMAN
Puesto que un material magnético se puede magnetizar alineando sus
moléculas, la mejor forma de hacerlo es aplicando una fuerza magnética.
La fuerza actuaria contra el campo magnético de cada molécula
forzándola a linearse. Esto se puede hacer de dos maneras:
1) Por frotamiento magnético: cuando se pasa un imán por la superficie de
una pieza de hierro no magnetizada, los capos del imán hacen que se
alineen las moléculas, magnetizando al trozo de hierro.
2) Por medio de una corriente eléctrica: cuando se coloca un trozo de hierro
desmagnetizado dentro de una bobina de alambre y se conecta el
alambre de la bobina a una batería, la corriente eléctrica produce un campo magnético que magnetiza al
hierro.
UNIDADES DE MEDICION
FLUJO MAGNETICO
La totalidad del grupo de líneas del campo magnético que salen del polo norte de un imán se llama flujo
magnético. El símbolo del flujo magnético es la letra griega minúscula  (phi). La unidad SI del flujo
magnético es el weber (Wb). Un weber es igual a 1x108 líneas de campo magnético, como el weber es
grande para los campos comunes, se usa el micro weber (µ Wb; 1 µ Wb = 1 x10-6 Wb)
Ejemplo: Si un flujo magnético  tiene 3000 líneas, encuéntrese el número de micro webers.
68
φ=
3000 líneas
1x108 líneas⁄weber
=
3x103
108
=
30x10−6 Wb
= 30μWb
PERMEABILIDAD
La permeabilidad se refiere a la capacidad que tiene u material magnético de concentrar el flujo
magnético. Cualquier material que se magnetice fácilmente tiene una permeabilidad elevada. La medida
de la permeabilidad de los materiales con referencia a la del aire o a la del vacío se llama permeabilidad
relativa. El símbolo de la permeabilidad relativa es µr (mu), en el que el subíndice r indica relativa,µrno
tiene unidades porque es el cociente de dos densidades de flujo, así que las unidades se cancelan.
La clasificación de los materiales como magnéticos o no-magnéticos se basa en las intensas propiedades
magnéticas del hierro.Sin embargo, comolos materiales débilmente magnéticos pueden tener importancia
en algunas aplicaciones, la clasificación incluye tres grupos:
1) Materiales Ferromagnéticos: Estos incluyen al hierro, acero, níquel, cobalto y aleaciones comerciales, la
ferrita. Una ferrita es un material cerámico. La permeabilidad de las ferritas se encuentra en la región de
50 a 3000.
2) Materiales paramagnéticos: En éstos se incluyen el aluminio, platino, manganeso y cromo. Su
permeabilidad relativa es ligeramente mayor que 1
AMPERES-VUELTAS
La intensidad del campo magnético en una bobina de alambre arrollada depende de la cantidad de
corriente que fluya por vueltas de la bobina. Mientras mayor sea la corriente, más intenso será el campo
magnético. De igual manera, cuantas más vueltas haya, mas concentradas serán las líneas de fuerza. El
producto de la corriente por el número de vueltas de la bobina, que se expresa en ampere-vueltas (At), se
conoce como fuerza magneto motriz (fmm). En Fórmula:
F = ampre-vuelta =NI
En la cual F = fuerza magnetomotriz en At
N = número de vueltas
I = corriente en A
CIRCUITOS MAGNETICOS
Un circuito magnético puede compararse con una corriente eléctrica en la que una fem produce u flujo de
corriente. Considérese un circuito magnético sencillo. El número de ampere-vuelta NI de la fuerza
magneto motriz. El número de ampere-vueltas NI de la fuerza magnetomotriz produce el flujo magnético.
Por consiguiente, la fmm se compara con la fem o el voltaje y el flujo se compara con la corriente. La
69
oposición a la producción de flujo en un material se llama reluctancia, que corresponde a la resistencia
eléctrica.
RELUCTANCIA
El símbolo de la reluctancia es. La reluctancia es inversamente proporcional a la permeabilidad el hierro
tiene una permeabilidad alta y por tanto, una reluctancia baja. El aire tiene poca permeabilidad y por ende
alta reluctancia.
Las distintas formas de los electroimanes tienen diferentes valores de la reluctancia. El entrehierro es el
espacio de aire entre los polos de un electroimán. Como el aire tiene una reluctancia grande, el tamaño
del entrehierro afecta al valor de la reluctancia.
V
R
La ley de Ohm de los circuitos magnéticos, correspondiente a I = , es:
φ=
En la que
fmm
R
 = flujo magnético en Wb
Fmm = fuerza magnetomotriz en At
R = reluctancia en
At
Wb
ELELECTROMAGNETISMO
Es la parte de la electricidad que estudia la relación entre los fenómenos eléctricos y los
fenómenosmagnéticos. El magnetismo y la electricidad habían sido
tratados como fenómenos distintos y eran estudiados por ciencias
diferentes. Sin embargo, observando que la aguja de una brújula
variaba su orientación al pasar corriente a través de un conductor
próximo a ella. Los estudios de Oersted sugerían que la electricidad y
el magnetismo eran manifestaciones de un mismo fenómeno; las
fuerzas magnéticas proceden de las fuerzas originadas entre cargas eléctricas en movimiento.Es
producido por la interrelación entre los campos eléctrico y magnético. Toda carga eléctrica en movimiento
crea a su alrededor un campo magnético, con propiedades similares a las de un imán, y a su vez todo
campo magnético ejerce una fuerza sobre los conductores por los que circula una corriente eléctrica o la
crea en éstos cuando varía el flujo de líneas magnéticas que los atraviesa. De ello se deduce que la
70
energía eléctrica puede ser transformada en trabajo mecánico, motor eléctrico, y que la energía mecánica
puede convertirse en electricidad (fenómeno de inducción magnética).
CAMPO ELECTROMAGNETICO
Combinación de campos de fuerza eléctricos y magnéticos invisibles. Los campos
eléctricos tienen su origen en diferencias de voltaje: entre más elevado sea el voltaje,
más fuerte será el campo que resulta. el campo electromagnético se divide en una
"parte eléctrica" y en una "parte magnética". Sin embargo, esta distinción no puede ser
universal sino dependiente del observador. Así un observador en movimiento relativo
respecto al sistema de referencia medirá efectos eléctricos y magnéticos diferentes, que un observador
en reposo respecto a dicho sistema. Esto ilustra la relatividad de lo que se denomina "parte eléctrica" y
"parte magnética" del campo electromagnético. Como consecuencia de lo anterior tenemos que ni el
"vector" campo eléctrico ni el "vector" de inducción magnética se comportan genuinamente como
magnitudes físicas de tipo vectorial, sino que juntos constituyen un tensor para el que sí existen leyes de
transformación físicamente esperables.
CAMPOS MAGNETICOS
Los campos magnéticos tienen su origen en las corrientes eléctricas: una
corriente más fuerte resulta en un campo más fuerte. Un campo eléctrico existe
aunque no haya corriente. Cuando hay corriente, la magnitud del campo
magnético cambiará con el consumo de poder, pero la fuerza del campo eléctrico
quedará igual.
INDUCTANCIA
Campo magnético que crea una corriente eléctrica al pasar a través de una bobina de hilo conductor
enrollado alrededor de la misma que conforma un inductor. Un inductor puede utilizarse para diferenciar
señales cambiantes rápidas o lentas. Al utilizar un inductor con un condensador, la tensión del inductor
alcanza su valor máximo a una frecuencia dependiente de la capacitancia y de la inductancia.
Es una medida de la oposición a un cambio de corriente de un inductor o bobina que almacena energía
en presencia de un campo magnético, y se define como la relación entre el flujo magnético y la intensidad
de corriente eléctrica (I) que circula por la bobina y el número de vueltas
(N) del devanado.
La inductancia se representa por la letra L, que en un elemento de circuito
se define por la inductancia depende de las características físicas del
71
conductor y de la longitud del mismo. Si se enrolla un conductor, la inductancia aumenta. Con muchas
espiras (vueltas) se tendrá más inductancia que con pocas. Si a esto añadimos un núcleo de ferrita,
aumentaremos considerablemente la inductancia.
INDUCCION ELECTROMAGNETICA
La Inducción electromagnética consiste en obtener energía eléctrica a partir de variaciones de flujo
magnético. Se origina la producción de una fuerza electromotriz (f.e.m. o tensión) en un medio o cuerpo
expuesto a un campo magnético variable, o bien en un medio móvil respecto a un campo magnético
estático. Es así que, cuando dicho cuerpo es un conductor, se produce una corriente inducida. Este
fenómeno fue descubierto por Michael Faraday,en 1830, quien lo expresó indicando que la magnitud de
la tensión inducida es proporcional a la variación del flujo magnético (Ley de Faraday).
Es el proceso mediante el cual campos magnéticos generan campos eléctricos. Al generarse un campo
eléctrico en un material conductor, los portadores de carga se verán sometidos a una
fuerza y se inducirá una corriente eléctrica en el conductor. Cualquier dispositivo que
mantiene la diferencia de potencial entre dos puntos en un circuito se llama fuente de
alimentación. La fuerza electromotriz ε (fem) de una fuente se define como el trabajo
realizado por el dispositivo por unidad de carga, por lo que las
unidades de fuerza electromotriz son los voltios. Cuando decimos
que un campo magnético genera una corriente eléctrica en un conductor, nos
referimos a que aparece una fem (llamada fem inducida) de modo que las cargas del
conductor se mueven generando una corriente (corriente inducida).
FLUJO ELECTROMAGNETICO
El flujo magnético (representado por la letra fi Φ), es una medida de la cantidad de magnetismo, y se
calcula a partir del campo magnético, la superficie sobre la cual actúa y el ángulo de incidencia formado
entre las líneas de campo magnético y los diferentes elementos de dicha superficie. La unidad de flujo
magnético en el Sistema Internacional de Unidades es el weber y se designa por Wb (motivo por el cual
se conocen como weberímetros los aparatos empleados para medir el flujo magnético).
72
El flujo eléctrico, o flujo electrostático,1 es una cantidad escalar que expresa una medida del campo
eléctrico que atraviesa una determinada superficie,2 o expresado de otra forma, es la medida del número
de líneas de campo eléctrico que penetran una superficie. Su cálculo para
superficies cerradas se realiza aplicando la ley de Gauss. Por definición el flujo
eléctrico parte de las cargas positivas y termina en las negativas, y en ausencia de
las últimas termina en el infinito.
Es el producto del campo magnético medio, multiplicado por el área perpendicular
que atraviesa. Es una cantidad de conveniencia que se toma en el establecimiento
de la ley de Faraday y en el estudio de objetos como los transformadores y los
solenoides. En el caso de un generador eléctrico donde el campo magnético atraviesa una bobina
giratoria, el área que se usa en la definición del flujo es la proyección del área de la bobina sobre un
plano perpendicular al campo magnético.
Componentes electrónicos.
Se denomina componente electrónico a aquel dispositivo que forma parte de un circuito electrónico. Se
suele encapsular, generalmente en un material cerámico, metálico o plástico, y terminar en dos o más
terminales o patillas metálicas. Se diseñan para ser conectados entre ellos, normalmente mediante
soldadura, a un circuito impreso, para formar el mencionado circuito. Hay que diferenciar entre
componentes y elementos. Los componentes son dispositivos físicos, mientras que los elementos son
modelos o abstracciones idealizadas que constituyen la base para el estudio teórico de los mencionados
componentes. Así, los componentes aparecen en un listado de dispositivos que forman un circuito,
mientras que los elementos aparecen en los desarrollos matemáticos de la teoría de circuitos. De
acuerdo con el criterio que se elija podemos obtener distintas clasificaciones. Seguidamente se detallan
las comúnmente más aceptadas.
1. Según su estructura física
Discretos: son aquellos que están encapsulados uno a uno, como es el caso de los resistores,
condensadores, diodos, transistores, etc.
INTEGRADOS: forman conjuntos más complejos, como por ejemplo un amplificador operacional o una
puerta lógica, que pueden contener desde unos pocos componentes discretos hasta millones de ellos.
Son los denominados circuitos integrados.
2. Según el material base de fabricación.
Semiconductores
No semiconductores.
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3. Según su funcionamiento.
Activos: proporcionan excitación eléctrica, ganancia o control (ver listado).
Pasivos: son los encargados de la conexión entre los diferentes componentes activos, asegurando la
transmisión de las señales eléctricas o modificando su nivel (ver listado).
4. Según el tipo energía.
Electromagnéticos: aquellos que aprovechan las propiedades electromagnéticas de los materiales
(fundamentalmente transformadores e inductores).
Electroacústicas: transforman la energía acústica en eléctrica y viceversa (micrófonos, altavoces,
bocinas, auriculares, etc.).
Opto electrónicos: transforman la energía luminosa en eléctrica y viceversa (diodos LED, células
fotoeléctricas, etc.).
CONDENSADOR
El condensador es uno de los componentes más utilizados en los circuitos eléctricos.
Un condensador es un componente pasivo que presenta la cualidad de almacenar energía eléctrica. Esta
formado por dos láminas de material conductor (metal) que se encuentran separados por un material
dieléctrico (material aislante). En un condensador simple, cualquiera sea su aspecto exterior, dispondrá
de dos terminales, los cuales a su vez están conectados a las dos laminas conductoras.
Condensador no polarizado Condensador variable
Condensador básico
CARACTERISTICAS TECNICAS GENERALES
Capacidad nominal.- Es el valor teórico esperado al acabar el proceso de fabricación. Se marca en el
cuerpo del componente mediante un código de colores o directamente con su valor numérico.
Tolerancia.- Diferencia entre las desviaciones, de capacidad, superior o inferior según el fabricante.
Tensión nominal.- Es la tensión que el condensador puede soportar de una manera continua sin sufrir
deterioro.
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CLASIFICACION
CONDENSADORES FIJOS
Son componentes pasivos de dos terminales. Se clasifican en función del material dieléctrico y su forma.
Pueden ser: de papel, de plástico, cerámico, electrolítico, de mica, de Tántalo, de vidrio, de poliéster,
Estos son los más utilizados. A continuación se describirá, sin profundizar, las diferencias entre unos y
otros, así como sus aplicaciones más usuales.
DE PAPEL
El dieléctrico es de celulosa impregnada con resinas o parafinas. Destaca su reducido volumen y gran
estabilidad frente a cambios de temperatura. Tienen la propiedad de autor regeneración en caso de
perforación. Las armaduras son de aluminio. Se fabrican en capacidades comprendidas entre 1uF y
480uF con tensiones entre 450v y 2,8Kv.
Se emplean en electrónica de potencia y energía para acoplamiento, protección de impulsos y
aplanamiento de ondulaciones en frecuencias no superiores a 50Hz.
De plástico
Sus características más importantes son: gran resistencia de aislamiento (lo cual permite conservar la
carga gran), volumen reducido y excelente comportamiento a la humedad y a las variaciones de
temperatura, además, tienen la propiedad de autor regeneración en caso de perforación en menos de
10s. Los materiales más utilizados son: poli estireno (styroflex), poliéster (mylar), poli carbonato
(Macrofol) y poli tetrafluoretileno (teflón). Se fabrican en forma de bobinas o multicapas.
También se conocen como MK. Se fabrican de 1nF a 100mF y tensiones de 25-63-160-220-630v, 0.254Kv. Se reconocen por su aspecto rojo, amarillo y azul.
CERAMICO
Los materiales cerámicos son buenos aislantes térmicos y eléctricos. El proceso de fabricación consiste
básicamente en la metalización de las dos caras del material cerámico.
Se fabrican de 1pF a 1nF (grupo I) y de 1pF a 470nF (grupo II) con tensiones comprendidas entre 3 y
10000v.
Su identificación se realiza mediante código alfanumérico. Se utilizan en circuitos que necesitan alta
estabilidad y bajas pérdidas en altas frecuencias.
ELECTROLITICO
Permiten obtener capacidades elevadas en espacios reducidos. Actualmente existen dos tipos:
los de aluminio, y los de tántalo. El fundamento es el mismo: se trata de depositar mediante
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electrolisis una fina capa aislante. Los condensadores electrolíticos deben conectarse
respetando su polaridad, que viene indicada en sus terminales, pues de lo contrario se
destruiría.
DE MICA
Son condensadores estables que pueden soportar tensiones altas, ya que la rigidez dieléctrica
que presenta es muy elevada. Sobre todo se emplean en circuitos de alta frecuencia. Se utilizan
en gamas de capacidades comprendidas entre 5pf y 100000pF. La gama de tensiones para las
que se fabrican suelen ser altas (hasta 7500v). Se están sustituyendo por los de vidrio, de
parecidas propiedades y más barato.
CONDENSADORES VARIABLES
Constan de un grupo de armaduras móviles, de tal forma que al girar sobre un eje se aumenta o
reduce la superficie de las armaduras metálicas enfrentadas, variándose con ello la capacidad.
El dieléctrico empleado suele ser el aire, aunque también se incluye mica o plástico.
CAPACITOR ELECTROLITICO
A diferencia de los capacitores comunes, los capacitores electrolíticos se han desarrollado para
lograr grandes capacidades en dimensiones físicas reducidas.
REÓSTATOS
Son resistencias bobinadas variables dispuestas de tal forma que pueda
variar el valor de la resistencia del circuito en que está instalada, como ya
sabemos, son capaces de aguantar más corriente. . A las resistencias
variables se le llaman reóstatos o potenciómetros, con un brazo de contacto deslizante y
ajustable, suelen utilizarse para controlar elvolumen de radios y televisiones.
76
TRANSFORMADOR
Dispositivo eléctrico que consta de una bobina de cable situada junto a una o varias bobinas más, y que
se utiliza para unir dos o más circuitos de corriente alterna (CA) aprovechando el efecto
de inducción entre las bobinas. La bobina conectada a la fuente de energía se llama bobina primaria. Las
demás bobinas reciben el nombre de bobinas secundarias. Un transformador cuyo voltaje secundario sea
superior al primario se llama transformador elevador. Si el voltaje secundario es inferior al primario este
dispositivo recibe el nombre de transformador reductor. El producto de intensidad de corriente por voltaje
es constante en cada juego de bobinas, de forma que en un transformador elevador el aumento de
voltaje de la bobina secundaria viene acompañado por la correspondiente disminución de corriente. La
cantidad de terminales varía según cuantos bobinados y tomas tenga. Como mínimo son tres para los
auto- transformadores y cuatro en adelante para los transformadores. No tienen polaridad aunque si
orientación magnética de los bobinados.
BOBINA
Las bobinas (también llamadas inductores) consisten en un hilo conductor enrollado. Al pasar una
corriente a través de la bobina, alrededor de la misma se crea un campo magnético que tiende a
oponerse a los cambios bruscos de la intensidad de la corriente. Al igual que un condensador, una bobina
puede utilizarse para diferenciar entre señales rápida y lentamente cambiantes (altas y bajas
frecuencias). Al utilizar una bobina conjuntamente con un condensador, la tensión de la bobina alcanza
un valor máximo a una frecuencia específica que depende de la capacitancia y de la inductancia. Este
principio se emplea en los receptores de radio al seleccionar una frecuencia específica mediante un
condensador variable.
TRANSISTORES
Los transistores se componen de semiconductores. Se trata de materiales, como el silicio o el germanio,
dopados (es decir, se les han incrustado pequeñas cantidades de materias extrañas), de manera que se
produce un exceso o una carencia de electrones libres. En el primer caso, se dice que el semiconductor
es del tipo n, y en el segundo, que es del tipo p. Combinando materiales del tipo n y del tipo p se puede
producir un diodo. Cuando éste se conecta a una batería de manera tal que el material tipo p es positivo y
el material tipo n es negativo, los electrones son repelidos desde el terminal negativo de la batería y
pasan, sin ningún obstáculo, a la región p, que carece de electrones. Con la batería invertida, los
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electrones que llegan al material p pueden pasar sólo con muchas dificultades hacia el material n, que ya
está lleno de electrones libres, en cuyo caso la corriente es prácticamente cero.
ELECTRONICA DIGITAL
La electrónica digital es la rama de la electrónica más moderna y que evoluciona más rápidamente la cual
se encarga de sistemas electrónicos en los cuales la información está codificada en dos únicos estados.
A dichos estados se les puede llamar "verdadero" o "falso", o más comúnmente 1 y 0, refiriéndose a que
en un circuito electrónico digital hay dos niveles de tensión. En ella se basan, por ejemplo, los
ordenadores, calculadoras, automatismo de control industrial.
Electrónica se les asigna a cada uno un voltaje o rango de voltaje determinado, a los que se les
denomina niveles lógicos, típicos en toda señal digital. Por lo regular los valores de voltaje en circuitos
electrónicos pueden varía entre 1.5, 3, 5, 9 y 18 voltios dependiendo de la aplicación.Se diferencia de la
electrónica analógica en que, para la electrónica digital un valor de voltaje codifica uno de estos dos
estados, mientras que para la electrónica analógica hay una infinidad de estados de información que
codificar según el valor del voltaje.
COMPUERTAS LÓGICAS DIGITALES
La construcción de las compuertas lógicas, está basada en componentes discretos (Transistores, Diodos,
y Resistencias), pero con la enorme ventaja de que en un solo circuito integrado podemos encontrar 1, 2,
o 4 compuertas (dependiendo de su número de entradas y propiedades).
Todos los circuitos internos de las compuertas están conectados de manera que las entradas y salidas
puedan manejar estados lógicos (1 o 0).
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OPERACIÓN OR (+)
La tabla de verdad nos lleva a la conclusión de que si cualquiera de las entradas de una compuerta OR
es ALTA, la salida también será ALTA; cualquier otra combinación nos dará una salida BAJA.
OPERACIÓN AND
La tabla de verdad nos lleva a la conclusión de que si todas las entradas de una compuerta AND son
ALTAS, la salida también será ALTA, cualquier otra combinación nos dará una salida BAJA.
OPERACIÓN NOT
La tabla de verdad nos lleva a la conclusión de que la salida de una compuerta NOT (Inversora) siempre
será el nivel contrario a la entrada.
Combinaciones entre compuertas
La salida de una compuerta NOR es la inversión (negación) de la salida OR, en cualquier combinación de
las entradas.
COMPUERTA NAND
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La salida de una compuerta NAND es la inversión (negación) de la salida AND, en cualquier combinación
de las entradas.
COMPUERTA XOR
Se le llama compuerta exclusiva en la cual, cuando todas sus entradas son distintas entre sí para dos
entradas A y B, o cuando el número de 1 (unos) da una cantidad impar para el caso de tres o más
entradas, su salida está en 1.Se puede ver claramente que la salida X solamente es "1" (1 lógico, nivel
alto) cuando la entrada A es distinta a la B.La puerta lógica XOR se puede utilizar como un sumador de
un bit que agrega un bit adicional a la salida. Si sumamos 1 + 1 en forma binaria, se espera la respuesta
de dos bits 10 (es decir, 2 en decimal).
EL DIODO
El diodo es un componente electrónico que consiste simplemente en la unión de dos cristales
semiconductores extrínsecos, uno tipo N y otro tipo P.Al unirlos, parte del exceso de electrones del tipo N
pasa al cristal tipo P, y parte de los huecos del tipo P pasan al cristal tipo P. Creándose en la unión una
franja llamada zona de transición que tiene un campo eléctrico que se comporta como una barrera que se
opone al paso de más electrones desde la zona N hacia la zona P y de huecos desde la zona P a la zona
N.
80
TRANSISTOR
El transistor es un electrónico semiconductor utilizado para producir una señal de salida en respuesta a
otra señal de entrada.
1
Cumple funciones de amplificador, oscilador, conmutador o rectificador. El
término «transistor» es la contracción en inglés de transfer resistor («resistencia de transferencia»).
Símbolo Electrónico del transistor
CONDENSADORES
Un condensador es un dispositivo pasivo, utilizado en electricidad y electrónica, capaz de almacenar
energía sustentando un campo eléctrico. Está formado por un par de superficies conductoras,
generalmente en forma de láminas o placas, en situación de influencia total separadas por un material
dieléctrico o por el vacío. Las placas, sometidas a una diferencia de potencial, adquieren una
determinada carga eléctrica, positiva en una de ellas y negativa en la otra, siendo nula la variación de
carga total.
Ejemplos de Condensadores
Símbolo Electrónico del condensador
81
ELABORACIÓN DE PLANOS
Es importante tener en cuenta que este es un
proceso sumamente importante a la hora de una
instalación eléctrica domiciliar, puesto que es
necesario tomar en cuenta donde se requieren
de ciertos elementos eléctricos necesarios y
requeridos
para
el
domicilio
que
sea
la
instalación. La mayoría de veces al electricista
se le entrega el plano eléctrico de la casa y su
trabajo sería diagramar o esquematizar las áreas donde se ubicaran dichos elementos.
Permiten de manera esquemática conocer cómo se constituirá la iluminación, los tomas de corriente
(fuerza) y alguna que otra conexión especial. Se deben incluir calibre del conductor; se es indicado las
alturas y medidas de toda la casa en dicho plano para tener un estimado de cuanto se podría necesitar
de material para realizar dicha instalación.
Se realizarán 3 tipos de planos:
De Iluminación: se debe mostrar en el plano el área donde se instalarán las luces.
De Fuerza: áreas donde se mostraran dónde deben montarse los tomas de corriente.
Especiales: estas serán en dado caso que se necesite energía 120/240V.
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DIAGRAMACIÓN
Encargados de representar de forma gráfica circuitos e instalaciones eléctricas donde van representadas
los elementos de la residencia y dispositivos, entre otros que integran el domicilio. Esto se logra por
medio de símbolos eléctricos que representan: Tomas de corriente, conductores, electrodomésticos, etc.
También deben llevar las conexiones eléctricas de forma que se entienda la línea y el neutro, el elemento
de donde viene y a donde va, etc.
Componentes de un Plano Eléctrico:
-Toma corriente
-Alumbrado
-Interruptores
-Tablero de distribución
-Dispositivos de protección
-Contador
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Algunos Símbolos Eléctricos Usados en Planos Eléctricos
ACOMETIDAS ELECTRICAS
ACOMETIDAS LISTA DE MATERIALES PARA ACOMETIDA
1 TUBO GALVANIZADO DE 1 ¼”.
CALAVERA (ACCESO DE ENTRADA MUFA)
1 CAJA SOKET DE 100 AMP.
2 METROS DE FLEXITUBO DE 1”.
1 TABLERO DE CIRCUTOS DE 2, 4, 8 SEGÚN REQUERIMIENTO).
4 METROS DE CABLE NEGRO, ROJO O AZUL (# 4, 6,8) SE GUN REQUERIMIENTO.
2 METROS DE CABLE BLANCO (# 4, 6,8) SE GUN REQUERIMIENTO.
2 METROS CABLE VERDE #8.
1 MORDAZA.
1 BARILLA DE TIERRA (Copperweld de 5/8” x 8’).
FLIPONES DE 15 AMP.
FLIPONES DE 20 AMP.
FLIPONES DE 40 AMP.
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SI FUERA NECESARIA SEGÚN CONDICIONES DEL LUGAR DONDE SE INSTALARA.
1 CAJA RH.
NORMAS DE EEGSA SOBRE ACOMETIDAS
DEFINICIONES GENERALES
ACCESIBLE
Capaz de ser alcanzado rápidamente desde la vía pública para su reparación, reposición o inspección,
sin estar confinado por puertas con llave, elevaciones u otros medios que para aproximarse a él, no se
necesite quitar obstáculos o recurrir a subirse en escaleras, sillas etc.
ACOMETIDA
Conjunto de componentes utilizados para transportar la energía eléctrica, desde las líneas de distribución
de la EEGSA a la instalación eléctrica del inmueble servido.
AMPACIDAD
Se refiere a la capacidad de conducción de los conductores, expresada en amperios.
CONEXIÓN A TIERRA
Conexión efectiva por medio de un cable que conecta el neutro de la red de EEGSA y el de la instalación
de usuario, a una varilla de cobre de conexión a tierra.
CANALIZACIÓN
Conjunto de ductos o tubos por donde se hacen pasar los conductores, con el fin de protegerlos
mecánicamente y evitar el contacto directo con personal no calificado con los mismos.
CAPACIDAD INTERRUPTIVA DE UN INTERRUPTOR
Es la máxima corriente de corto circuito que se puede interrumpir a voltaje nominal, sin daños para el
interruptor.
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CAPACIDAD NOMINAL DE UN INTERRUPTOR
Es la máxima corriente en amperios que puede soportar constantemente un interruptor si dañarse.
CAPACIDAD INSTALADA
Es la suma de la capacidad nominal en KVA de todo el equipo eléctrico que se conectará a la acometida.
CLASE DE SERVICIO
Se refiere a las características técnicas y comerciales de la carga a conectarse
USUARIO
Persona individual o jurídica que recibe servicio eléctrico de la Empresa por medio de la acometida
correspondiente.
MEDIDOR
Aparato que se usa para medir la energía o energía y potencia eléctrica utilizada por el usuario durante
un periodo determinado.
POTENCIA REGISTRADA
Es el valor de máximo valor de potencia registrado por un medidor demandó-metro durante un período
determinado.
POTENCIA CONTRATADA
Es el valor de la potencia requerida por el usuario de acuerdo a su necesidad.
EEGSA: Se llama así a la Empresa Eléctrica de Guatemala S.A.
ACOMETIDAS RESIDENCIALES
Se entiende como acometida al conjunto de componentes utilizados para transportar la energía eléctrica,
desde las líneas de distribución de EEGSA a la instalación eléctrica de un domiciliar.
Suministro a cargas monofásicas hasta 48kW (53.3 kVA)
La tensión de servicio es 120/240 voltios, monofásico, 3 conductores. EEGSA suministrará e instalará
postes, líneas, el centro de transformación, cableado de la acometida hasta el medidor siempre y cuando
este en franja obligatoria de 200m.
La acometida tiene que estar colocada en propiedad que sirve y para la que se solicitó el servicio.
86
La caja del medidor (contador) debe estar colocada en el límite de la propiedad privada y pública, de
forma que el medidor quede hacía vía pública.
La caja socket debe estar a una altura de 2.70m ± 10cm.
El tubo de la acometida a instalar debe ser Conduit Galvanizado 1 1⁄4” de diámetro de una sola pieza sin
uniones ni coplas.
La distancia máxima de un poste de EEGSA hasta la acometida debe ser un máximo de 40m.
El neutro irá conectado sólidamente a tierra por medio de una varilla Copperweld de 5⁄8” x 8 en la caja.
Todo inmueble puede poseer hasta un máximo de 5 acometidas, siempre y cuando sean unidades de
habitaciones independientes y plenamente identificadas, los medidores de energía tienen que estar
ubicados en un lugar con acceso a vía pública.
SUMINISTRO DE CARGAS TRIFÁSICAS INDIVIDUALES HASTA 450 KW (500 KVA)
La tensión puede ser 120/240V, 3Ø (fases), delta, 4 conductores, 240/480V, 3 Ø (fases), delta, 4
conductores ó 120/208V, 3Ø (fases), estrella, 4 conductores.
Calibre de Cable
4#4
4#2
4#1/0
4#4/0
Distancia en Mts.
40
30
25
20
DISTANCIA DESDE POSTE DE DISTRIBUCIÓN HASTA EL SOPORTE DEL CABLE
DE ACOMETIDA.
EEGSA usará un medidor (contador) polifásico clase 200ª dentro de una caja tipo V NEMA 3R, que debe
ser colocada a 1.80m ± 10cm de una altura medido desde el nivel del suelo a la parte superior de la caja
con frente hacía la calle o vía pública.
Las alimentaciones de las acometidas pueden ser aéreas o subterráneas
Si es aérea, el tubo de acometida será Conduit Galvanizado 2 1⁄2” de diámetro de una sola pieza.
Si es subterránea, el tubo de acometida será Conduit galvanizado 2 1⁄2” sin registros intermedios,
debiéndose cablear hasta la altura del secundario, dejando las puntas de un largo de 6m para hacer los
puentes en el centro de transformación.
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MEDIDAS PARA ACOMETIDAS AÉREAS. E.E.G.S.A.
88
89
CORRIENTE ALTERNA TRIFÁSICA
Las corrientes alternas trifásicas son muy usadas en la industria. Tiene grandes Ventajas frente a las
corrientes continúas para el transporte de la energía. Es más Fácil elevar la tensión con transformadores
para el transporte en líneas de larga Distancia con el fin, de reducir las pérdidas por efecto Joule. Otra
ventaja reside En un mejor uso de la potencia en motores de alterna frente a una alimentación
Monofásica. Veremos también que la generación de estas corrientes es sencilla Con el uso de
generadores eléctricos.
FUNDAMENTOS DE LA CORRIENTE TRIFÁSICA
En esta sección estudiaremos únicamente los sistemas trifásicos equilibrados (o balanceados).
Detallamos a continuación el significado del término equilibrado. Un generador trifásico consiste en tres
fuentes de alimentación alternas con la misma amplitud pero con fases distintas. Por ejemplo
consideramos tres sistemas a, b y c con las tensiones siguientes:
V˜a = V ∠θ
(3.1)
V˜b = V ∠ (θ − 2π/3)
(3.2)
V˜c = V ∠ (θ + 2π/3)
(3.3)
Una propiedad importante de la fuente trifásica reside en que la suma de las tensiones es nula:
V˜a + V˜b + V˜c = 0
(3.4)
Esto se demuestra fácilmente de forma analítica pero la demostración es inmediata cuando se observa el
diagrama de fasóres de la figura 3.1. (a). Hay dos formas de organizar las tensiones, la sucesión de las
fases pueden ser de la forma:
Va → V˜b → V˜c, este caso se llama el sentido directo de las fases. El sentido indirecto se pone de la
forma Va → V˜c → V˜b entre cada tensión. Existe otra forma de representar un generador trifásico. El
generador anterior se llama generador en estrella (representado con el símbolo Y), dado que los tres
generadores monofásicos están conectados a partir del neutro (la tensión de referencia). La otra forma de
conectar los generadores es en forma de triángulos (representado con el símbolo 4) como enseñado en
la figura 3.1. C. El neutro no aparece explícitamente en esta forma sin embargo conviene tomarlo en
cuenta. Las dos formas son equivalentes, existe una transformación para pasar de una forma a la otra.
Es la transformación Y-4.
90
Hasta ahora hemos considerado únicamente los generadores, sin embargo no tienen sentido si no se
conectan a ninguna carga. Al igual que los generadores, las cargas se pueden conectar en forma de
estrella
CONEXIÓN EN ESTRELLA
La conexión estrella es ciertamente susceptible a fallar y quedar desconectada, también permite que
circule una pequeña corriente a través del cable. Por lo tanto, se necesita un calibre menor del cable.
Esto puede no parecer una gran consideración, pero cuando se utilizan miles de pies de cable, aún una
ligera diferencia en el espesor del cable puede traducirse en cientos de libras de cobre.
En esta figura hemos considerado también la impedancia de la línea de transporte. Consideramos el caso
equilibrado en el cual las tres cargas son iguales.
a) Diagrama de fasóres para el sentido directo de las fases. (b) Generador en estrella.
Figura 3.2: Representación temporal de las tensiones con una secuencia
de fase directa. Para decidir de la secuencia de fase a partir de la figura
conviene fijarse en el orden en el que las tensiones cruzan el valor cero.
Si las tensiones lo cruzan en el orden a, b, c entonces la secuencia de
fase es directa.
En la figura 3.3 observamos numerosas tensiones y impedancias, pasamos a describirlas todas:
V˜a, V˜b, V˜c son las tensiones del generador. La expresión en forma de fasóres está dada por las
ecuaciones (3.1).
I˜a,I˜b,I˜c son las corrientes de línea. El desfase entre ellas también es de2π/3, sin embargo el desfase
entre las tensiones de alimentación depende y corriente de la impedancia de la línea y de la carga.
91
Zla, Zlb, Zlc son las impedancias de línea. Estas dependen del medio de transporte de energía. Este
tiene una cierta impedancia interna y una parte inductiva. Para considerar el sistema equilibrado
consideramos las tres iguales.
Za, Zb, Zc son las impedancias de la carga trifásica. En el caso equilibrado las tres impedancias son
iguales.
VA, VB, VC son las tres tensiones de la carga trifásica. Aquí también el desfase entre las tres se
conserva pero el desfase con las tensiones del generador depende de la línea y de la impedancia de la
carga.
CONEXIÓN EN TRIANGULO
La conexión en triangulo tiene la habilidad de no afectar significativamente al sistema aún si una de las
fuentes falla y queda desconectada o es apagada. Por esta razón, las configuraciones delta son
consideradas más confiables aunque son generadas corrientes de línea de mayor intensidad.
En la figura 3.6 enseñamos un ejemplo de conexión 4-4 entre un generador y una carga.
Concretamente:
ZAB = ZBC = ZCA (3.12)
Zla = Zlb = Zlc (3.13)
Observando la figura 3.6 podemos notar dos diferencias importantes con la conexión Y-Y:
Las tensiones de línea son las mismas que las tensiones de generadores:
Vba = Vb, Vac = Va y Vca = Vc.
Las corrientes de línea son diferentes de la corriente de generadores. En efecto tenemos un desfase
entre las corrientes de generadores y las corrientes de línea. Las corrientes de los generadores se
expresan como:
˜Iab = Im∠0
(3.14)
˜Ibc = Im∠−2π/3
(3.15)
˜Ica = Im∠2π/3 (3.16)
92
QUINTO
ELECTRICIDAD
93
MAGNETISMO Y ELECTRICIDAD
INDUCCIÓN MAGNÉTICA:Cuando movemos un imán permanente por el
interior de una bobina solenoide formado por un enrollado de alambre de
cobre con núcleo de aire, el campo magnético del imán provoca en las
espiras del alambre la aparición de una fuerza electromotriz (FEM) o flujo de
corriente de electrones. Este fenómeno se conoce como “inducción
magnética”. La existencia de ese flujo de electrones o corriente eléctrica
circulando por las espiras del alambre se puede comprobar instalando un galvanómetro (G) en el circuito
de la bobina solenoide.
EL CAMPO
MAGNÉTICO:Un campo magnético es una descripción
matemática de la influencia magnética de las corrientes eléctricas y de
los materiales magnéticos. El campo magnético en cualquier punto está
especificado por dos valores, la dirección y la magnitud; de tal forma que
es un campo vectorial. Específicamente, el campo magnético es un vector
axial, como lo son los momentos mecánicos y los campos rotacionales. El
campo magnético es más comúnmente definido en términos de la fuerza
de Lorentz ejercida en cargas eléctricas. Campo magnético puede referirse
a dos separados pero muy relacionados símbolos B y H.
Los campos magnéticos son producidos por cualquier carga eléctrica en movimiento y el momento
magnético intrínseco de las partículas elementales asociadas con una propiedad cuántica fundamental,
su espín. En la relatividad especial, campos eléctricos y magnéticos son dos aspectos interrelacionados
de un objeto, llamado el tensor electromagnético. Las fuerzas magnéticas dan información sobre la carga
que lleva un material a través del efecto Hall. La interacción de los campos magnéticos en dispositivos
eléctricos tales como transformadores es estudiada en la disciplina de circuitos magnéticos.
POLOS MAGNÉTICOS:Líneas de fuerza de un imán visualizadas mediante limaduras de hierro
extendidas sobre una cartulina. Tanto si se trata de un tipo de imán como de otro la máxima fuerza de
atracción se halla en sus extremos, llamados polos. Un imán consta de dos polos, denominados polo
norte y polo sur. Polos iguales se repelen y polos distintos se atraen. No existen polos aislados
(monopolo magnético), y por lo tanto, si un imán se rompe en dos partes, se forman dos nuevos imanes,
cada uno con su polo norte y su polo sur. Entre ambos polos se crean líneas de fuerza, siendo estas
líneas cerradas, por lo que en el interior del imán también van de un polo al otro. Como se muestra en la
figura, pueden ser visualizadas esparciendo limaduras de hierro sobre una cartulina situada encima de
una barra imantada; golpeando suavemente la cartulina, las limaduras se orientan en la dirección de las
líneas de fuerza.
94
LEY DE LA MANO DERECHA EN CAMPOS
Magnéticos:la regla de la mano derecha es un medio fácil de determinar la relación entre el flujo de
corriente de un conductor (alambre) y la dirección de las líneas de fuerza
magnética alrededor de él. Tómese el alambre portador de la corriente con la
mano derecha, extendiendo el pulgar a lo largo del alambre y los otros cuatro
dedos a su alrededor. Si el pulgar apunta en la dirección de la corriente de
alambre, los otros dedos estarán apuntando en la dirección de las líneas de
fuerza.
FUERZAS MAGNÉTICAS:
Fuerza magnetometría: La fuerza magneto motriz (FMM, representada con el símbolo F) es aquella
capaz de producir un flujo magnético entre dos puntos de un circuito magnético. Es una de las variables
usadas para describir un campo magnético.
La Fuerza magneto motriz se puede entender de manera análoga al voltaje eléctrico de la ley de Ohm.
En el caso de un solenoide largo y con cierto número de vueltas, la expresión se puede simplificar. En
este caso se expresa por la siguiente ecuación.
Dónde:
N: número de espiras de la bobina
I: intensidad de la corriente en amperios (A)
La unidad de medida de la FMM es el amperio-vuelta que se representa por Av.
La relación existente entre la fuerza magnetomotriz y el flujo magnético que esta genera se
denomina reluctancia y se determina por la expresión:
Dónde: Φ: Flujo magnético en weber.
: Reluctancia del circuito en amperio vuelta dividido weber.
FUERZA ELECTOMOTRIZ:
Se define como el trabajo que el generador realiza para pasar por su interior la unidad de carga positiva
del polo negativo al positivo, dividido por el valor en Culombios de dicha carga.
Esto se justifica en el hecho de que cuando circula esta unidad de carga por el circuito exterior al
generador, desde el polo positivo al negativo, es necesario realizar un trabajo o consumo de energía
95
(mecánica, química, etcétera) para transportarla por el interior desde un punto de menor potencial (el polo
negativo al cual llega) a otro de mayor potencial (el polo positivo por el cual sale).
La FEM se mide en voltios, al igual que el potencial eléctrico.
INDUCCIÓN MAGNÉTICA
Definimos inducción magnética como la cantidad de líneas de fuerza que atraviesa una superficie
perpendicularmente. Indica la densidad de líneas de fuerza en una parte del campo magnético.
La inducción magnética se representa por la letra B. Se calcula de la siguiente manera:
Siendo: B la inducción magnética
Φ el flujo magnético
S la superficie
FLUJO MAGNÉTICO:
El flujo magnético (representado por la letra griega fi Φ), es una medida de la
cantidad de magnetismo, y se calcula a partir del campo magnético, la superficie
sobre la cual actúa y el ángulo de incidencia formado entre las líneas de
campo magnético y los diferentes elementos de dicha superficie. La unidad de
flujo magnético en el Sistema Internacional de Unidades es el weber y se
designa por Wb (motivo por el cual se conocen como weberímetros los aparatos
empleados para medir el flujo magnético). En el
sistema se utiliza el maxwell (1 weber =108 maxwells).
CAMPO MAGNÉTICO DEBIDO A UN SOLENOIDE: el solenoide es una bobina conformada
por varias espiras de alambre conductor enrolladlas una al lado de la otra, según una hélice de paso
constante, en una o varias capas sobre una superficie cilíndrica. Para nuestro caso vamos a tomar un
solenoide de una sola capa de espiras a fin que todas posean el mismo radio y las espiras muy próximas
entre si para que podamos considerar a cada una de ellas contenida en planos normales al eje
geométrico.
MOTOR ELÉCTRICO:El motor eléctrico es un dispositivo que
transforma la energía eléctrica en energía mecánica por medio de la
96
acción de los campos magnéticos generados en sus bobinas. Son máquinas eléctricas rotatorias
compuestas por un estator y un rotor.
Algunos de los motores eléctricos son reversibles, ya que pueden transformar energía mecánica en
energía eléctrica funcionando como generadores o dinamo. Los motores eléctricos de tracción usados en
locomotoras o en automóviles híbridos realizan a menudo ambas tareas, si se los equipa adecuadamente
o con frenos regenerativos.
Son utilizados en infinidad de sectores; instalaciones industriales, comerciales, particulares; como
ventiladores, teléfonos, bombas, máquinas herramientas, aparatos electrodomésticos, herramientas
PARTES DEL MOTOR ELÉCTRICO
a.- ROTOR:
El rotor se compone de tres partes fundamentales. La primera de ellas es el núcleo, formado por un
paquete de láminas o chapas de hierro de elevada calidad magnética. La segunda es el eje, sobre el cual
va ajustado a presión el paquete de chapas. La tercera es el arrollamiento llamado de jaula de ardilla, que
consiste en una serie de barras de cobre de gran sección, alojadas en sendas ranuras axiales
practicadas en la periferia del núcleo y unidas en cortocircuitos mediante dos gruesos aros de cobre,
situados uno a cada extremo del núcleo
b.- ESTATOR
El estator se compone de un núcleo de chapas de acero con ranuras
semicerradas, de una pesada carcasa de acero o de fundición dentro de
la cual esta introducido a presión el núcleo de chapas, y de dos
arrollamientos de hilo de cobre aislado alojados en las ranuras y
llamados respectivamente arrollamiento principal o de trabajo y arrollamiento auxiliar o de arranque. En el
instante de arranque están conectados uno y otro a la red de alimentación; sin embargo, cuando la
velocidad del motor alcanza un valor prefijado el arrollamiento de arranque es desconectado
automáticamente de la red por medio de un interruptor centrífugo montado en el interior del motor.
ESCUDOS O PLACAS TÉRMICAS
Los escudos o placas térmicas, están fijados a la carcasa del estator por medio de tornillos o pernos; su
misión principal es mantener el eje del rotor en posición invariable. Cada escudo
tiene un orificio central previsto para alojar el cojinete, sea de bolas o de
deslizamiento, donde descansa el extremo correspondiente del eje rotórico. Los dos
cojinetes cumplen las siguientes funciones: sostener el peso del rotor, mantener a
este exactamente centrado en el interior del estator, permitir el giro del rotor con la mínima fricción y
97
evitar que el rotor llegue a rozar con el estator.
D.- INTERRUPTOR CENTRÍFUGO
El interruptor centrífugo va montado en el interior del motor. Su misión es desconectar el arrollamiento de
arranque en cuanto el rotor ha alcanzado una velocidad predeterminada. El
tipo más corriente consta de dos partes principales, una fija y otra giratoria.
La parte fija está situada por lo general en la cara interior del escudo frontal
del motor y lleva dos contactos, por lo que su funcionamiento es análogo al
de un interruptor unipolar. En algunos motores modernos la parte fija del
interruptor está montada en el interior del cuerpo del estator. La parte giratoria va dispuesta sobre el
rotor.
TIPOS DE ARROLLAMIENTOS
E.- ARROLLAMIENTO DE JAULA DE ARDILLA
Se compone de una serie de barras de cobre de gran sección, que van
alojadas dentro de las ranuras del paquete de chapas rotorico; dichas barras
están soldadas por ambos extremos a gruesos aros de cobre, que las cierran
en cortocircuito. La mayoría de los motores de fase partida llevan, sin
embargo, un arrollamiento rotorico con barras y aros de aluminio, fundido de
una sola pieza.
F.- ARROLLAMIENTOS ESTATORICO
Son los siguientes:
Un arrollamiento de trabajo o principal, a base de conductor de cobre grueso
aislado, dispuesto generalmente en el fondo de las ranuras estatoricas y un
arrollamiento de arranque o auxiliar, a base de conductor de cobre fino aislado,
situado normalmente encima del arrollamiento de trabajo. Ambos arrollamientos
están unidos en paralelo. En el momento del arranque uno y otro se hallan
conectados a la red de alimentación, cuando el motor ha alcanzado aproximadamente el 75% de su
velocidad de régimen, el interruptor centrifugo se abre y deja afuera y deja fuera de servicio el
arrollamiento de arranque; el motor sigue funcionando entonces únicamente con el arrollamiento de
trabajo principal.
Durante la fase de arranque, las corrientes que circulan por ambos arrollamientos crean un campo
magnético giratorio en el interior del motor. Este campo giratorio induce corrientes en el arrollamiento
rotórico, las cuales generan a su vez otro campo magnético. Ambos campos magnéticos reaccionan
entre si y determinan el giro del rotor. El arrollamiento de arranque solo es necesario para poner en
98
marcha el motor, es decir, para engendrar el campo giratorio. Una vez conseguido el arranque del motor
ya no se necesita más, y por ello es desconectado de la red por medio del interruptor centrífugo.
TIPOS DE CONEXIONES DEL MOTOR DE FASE PARTIDA.
Identificación del tipo de conexión del motor de fase partida
Si bien en la mayoría de los motores de fase partida los polos de cada arrollamiento están conectados en
serie, existen también algunos fabricantes que utilizan conexiones serie-paralelo, llamadas asimismo de
doble derivación o de doble circuito. En una conexión de esta clase existen siempre dos circuitos o ramas
para cada arrollamiento, sin embargo sea el que fuere el número de circuitos por arrollamiento debe
cumplirse asimismo la condición de que dos polos continuos cualesquiera sean de signo apuesto.
Antes de intentar averiguar directamente que clase de conexionado entre
polos posee un motor de fase partida u otro motor cualquiera de corriente
alterna, es muy conveniente leer y analizar detenidamente la información
contenida en la placa de características. Entre otras cosas se sabrá si el
motor puede funcionar a una solo tención de servicio o bien a dos, si puede
girar a una solo velocidad de régimen o bien a dos, y cuál es el valor exacto
de esa velocidad o velocidades. Las terminales que salen hacia a fuera o que están conectadas a la
placa de bornes o al interruptor centrifugo, es preferible no tocarlos. Para identificarlos, obsérvense y
dibújense en un esquema los puntos hacia donde se dirigen: los que están conectados a la bobina de hilo
grueso, alojados en el fondo delas ranuras, pertenecen al arrollamiento de trabajo, mientras que los que
están unidos a las bobinas de hilo más fino pertenecen al arrollamiento de arranque. En la gran mayoría
de los motores de fase partida los motores que vienen para una sola tensión de servicio, los polos están
conectados en serie de modo que las polaridades vayan cambiando de signo alternativamente.
CONEXIÓN A DOS TENSIONES DE SERVICIO.
He la mayoría de motores de fase partida están construidos para funcionar a una sola tención de servicio.
No obstante, en ciertos casos se fabrican también motores adecuados para su conexión a una cualquiera
de dos tenciones distintas, normalmente 115 y 230 V. Los motores de este tipo poseen por lo general un
arrollamiento principal formado por dos secciones y un arrollamiento auxiliar constituido por una sola
sección. Para permitir el cambio de una sección a otra es preciso llevar al exterior los cuatro terminales
del arrollamiento de trabajo; si el sentido de giro tiene que poderse invertir desde el exterior, es necesario
también que los dos terminales del arrollamiento de trabajo salgan fuera.
99
Para bobinar un motor de doble tensión de servicio se ejecuta primero una de las secciones del
arrollamiento principal, procediendo de modo idéntico al empleado para motores de una sola tensión. La
segunda sección se bobina luego directamente encima de la primera utilizando hilo de igual diámetro y
alojando el mismo número de espiras en las propias ranuras. Entonces se llevan al exterior los dos
terminales de cada sección. Los dos de la primera sección se designan con las letras T1 Y T2; los dos de
la segunda, con las letras T3 Y T4. El arrollamiento de arranque, de tipo corriente, se ejecuta en último
término; sus terminales se designan respectivamente con las letras T5 Y T8.
CONEXIÓN A TENSIÓN MENOR
DIAGRAMA DE MOTOR DE FASE PARTIDA CONEXIÓN PARA TENSIÓN MENOR A GIRO
IZQUIERDA
Para conectarlo a giro derecha basta con permutar las tensiones T5 Y T8 como lo vera a continuación
Conexión para giro izquierda
T4 T5 T2
Conexión para giro derecha
T3 T8 T1
T4 T8 T2
100
T3 T5 T1
Cambio de giro a tensión menor
La inversión del sentido de giro a tensión menor resulta una operación muy sencilla en un motor de fase
partida, pues basta para ello permutar la conexión de los terminales del arrollamiento de trabajo o del
arrollamiento de arranque.
DISPOSICIÓN CORRECTA DE LAS BOBINAS ESTATÓRICAS.
La explicación de esto es que el campo magnético del arrollamiento de arranque se genera antes que el
del arrollamiento de trabajo. Por consiguiente, todo sucede como si el campo magnético girase desde un
polo del arrollamiento de arranque hacia el polo más próximo y de igual signo del arrollamiento de
trabajo.
A veces es necesario averiguar el sentido de giro de un motor y debemos reconocer a simple vista
arrollamientos:

El hilo del arrollamiento de trabajo es más grueso que el del arrollamiento de arranque.

Un extremo del arrollamiento de arranque suele estar conectado normalmente al interruptor
centrifugo

El arrollamiento del arranque esta generalmente dispuesto encima del de trabajo.
Giro a derecha
Giro Izquierda
INGRESO DE LAS NUEVAS BOBINAS DEL MOTOR DE FASE PARTIDA
AISLAMIENTO DE LAS RANURAS:
Antes de disponer los arrollamientos en sus respectivas ranuras es preciso colocar en las mismas un
determinado aislamiento con objeto de evitar que el conductor recubierto tenga algún punto de contacto
directo con el núcleo de hierro.
Existen diferentes materiales aislantes apropiados para esta finalidad. Algunos de los más corrientes
usados son:

Mylar.

Dacron – Mylar.

Nomex.
101

Nomex – Mylar - Nomex, etc.
REBOBINADO CONEXIÓN DEL NUEVO ARROLLAMIENTO:
Un motor de fase partida puede rebobinar de tres maneras distintas:

1. A mano

2. Con bobinas moldeadas

3. Con madejas
En la práctica se usan indistintamente los tres procedimientos, ya que cada uno ofrece determinadas
ventajas. Sea el que fuera el procedimiento elegido, se dispone primero el arrollamiento de trabajo
íntegro en las ranuras, y luego el de arranque, encima. Como ya se ah dicho, es conveniente poner un
aislamiento adecuado entre uno y otro. Una vez dispuesto el arrollamiento de arranque encima del de
trabajo, se introduce en la parte superior de cada ranura una cuña de configuración apropiada, cuya
función es mantener los conductores bien sujetos en el interior de las ranuras y asegurados contra el
efecto de las vibraciones.
SECADO E IMPREGNACION
Cuando ya se ha verificado todas las conexiones entre polos, y los cables flexibles de conexión a la red
han sido empalmados a sus respectivos terminales y sujetados a los arrollamientos, se introduce el
estator en una estufa de secado, donde debe permanecer aproximadamente una hora a una temperatura
de unos 120ºC. Con este precalentamiento se consigue eliminar la humedad de los arrollamientos y
facilitar así la posterior penetración del barniz. Seguidamente se sumerge el estator en un baño de barniz
aislante adecuado al tipo de conductor empleado.
VERIFICACION ELECTRICA DEL MISMO
Una vez concluido el rebobinado y efectuadas las conexiones es muy conveniente verificar
eléctricamente uno y otras con objeto de detectar posibles cortocircuito entre espiras, contactos, masa,
conexiones erróneas o interrupciones.
Estas pruebas deben efectuarse antes de proceder al secado. Cuando ya se han efectuado todas las
conexiones, o pruebas, el estator se introduce en una estufa de secado, donde debe permanecer
aproximadamente 1 hora a una temperatura de 120°C.
Con este precalentamiento se consigue eliminar la humedad de los arrollamientos y facilitar así la
penetración del barniz
102
RECONEXIÓN DEL MOTOR DE FASE PARTIDA A UNA SOLA TENSIÓN DE
SERVICIO
La inversión del sentido de giro resulta una operación muy sencilla en un motor de fase partida, pues
basta para ello permutar la conexión de los terminales del arrollamiento de trabajo o del arrollamiento de
arranque.
DIAGRAMA DE CONEXIÓN A UNA SOLA TENSIÓN DE SERVICIO
DIAGRAMA ESQUEMATICO
DIAGRAMA LINEAL
103
DIAGRAMA EN TENCIONES
Rebobinado de un motor de fase partida
Cuando un motor deja de funcionar correctamente, conviene seguir una norma definida para determinar
las reparaciones que exige su nueva puesta en marcha. Las pruebas necesarias para identificar y
localizar las posibles averías de un motor se detallan a continuación.

Ante todo inspeccionar visualmente el motor con objeto de descubrir averías de índole mecánico.

Comprobar si los cojinetes están en buen estado. Para ello se intenta mover el eje hacia arriba y
hacia abajo dentro de cada cojinete.

Verificar si algún punto de los arrollamientos de cobre están en contacto con los núcleos de hierro
estatórico o retórico.

Una vez comprobado que el rotor gira sin dificultad la prueba siguiente consiste en poner la
prueba en marcha.
Si existe algún defecto interno en el motor puede ocurrir que salten los fusibles, que comience a humear,
que gire lentamente con ruido o permanezca estático. Cualquier de estos síntomas es indicio seguro de
que existe una avería interna. Si las pruebas demuestran que los arrollamientos están quemados, es
preciso rebobinar el motor para dejarlo nuevamente en condiciones de servicio.
Observaciones.: antes de desmotar el motor conviene marcar con un punzón los escudos y la carcasa,
de tal forma de volver a montar más tarde en el lado correcto.
104
La reparación de un motor de fase partida con un arrollamiento averiado comprende varias operaciones
independientes, las más importantes de las cuales tenemos
 Toma de datos
 Extracción del arrollamiento defectuoso
 Aislamiento de las ranuras
 Rebobinado conexión del nuevo arrollamiento
 Verificación eléctrica del mismo
 Secado e impregnación
TOMA DE DATOS:
Consiste en anotar cuidadosamente los datos esenciales relativos al arrollamiento primitivo. Lo mejor es
tomar el mayor número posible de datos antes de proceder a la extracción del arrollamiento averiado.
La información que debe reunirse comprende:

Los datos que figuran en la placa característica del motor

El número de polos

El paso de la bobina (el número de ranuras abarcado por cada bobina)

El número de espira por cada bobina

El diámetro del conductor de cobre en cada arrollamiento

La clase de conexión de bobinas (serie o paralelo)

El tipo de bobinado (a mano, con molde o en madejas)

Clase y dimensiones del aislamiento de las ranuras

Numero de ranuras
Los datos que anteceden deben anotarse claramente, pues algún error relativo al arrollamiento original,
entorpecería la labor del operario encargado de ejecutar el rebobinado, con la consiguiente pérdida de
tiempo.
105
Se anotara en una hoja de datos como en la que se ve
LA PLACA CARACTERÍSTICA DE UN MOTOR MONOFÁSICO DEBERÍA CONTENER LOS DATOS
SIGUIENTES:

Tipo y cifra clave según las designaciones del fabricante

Potencia nominal

Duración de servicio

Calentamiento admisible

Numero de revoluciones por minuto a plena carga

Frecuencia

Numero de fases

Tensión nominal

Corriente a plena carga

Letra clave

Letra característica del diseño (en caso de motores de potencia no inferiores a 1CV)

Factor de sobrecarga

La designación (protegido térmicamente)
En la figura muestra el estator de un motor de fase partida visto de frente, los arrollamientos se hallan
alojados en 32 ranuras y cada una de ellos esta subdividido en 4 secciones, polos o grupos. Para saber
el número de polos de un motor basta contar el número de secciones de su arrollamiento de trabajo.
106
Figura nº 8. Ranuras estatóricas de un MFP.
En los motores de inducción la velocidad queda determinada por el número de polos a una cierta
frecuencia, como es nuestro caso, los peruanos, que trabajamos a una frecuencia de 60Hz. Se da con la
siguiente ecuación:
Para la frecuencia que trabajamos que es de 60Hz tenemos:
RPM
#
de
polos
3600
2
1800
4
1200
6
900
8
Para otra frecuencia rigen velocidades distintas.
El número de ranuras comprendidos entre los lados de una misma bobina,
incluidas las dos en las cuales están alojados dichos lado, reciben el nombre de
PASO DE BOBINA.
Nota: al rebobinar el motor es muy importante que las bobinas no sobresalgan de las ranuras una
distancia superior a la anotada, pues de lo contrario los escudos podrían ejercer presión sobre ellas y
provocar un contacto a masa.
Los motores de fase partida pueden tener conectados a los arrollamientos de manera muy variada, según
que estén previstos para trabajar a una sola tensión, a dos tensiones distintas, a dos velocidades, con
sentido de giro reversibles exteriormente, etc.
107
También es importante averiguar y anotar el número de espiras que contiene cada bobina. "Esto puede
hacerse abriendo las bobinas y contando las espiras arrolladas en su interior, o bien cortando las bobinas
por un extremo y contando el número de terminales.
AISLAMIENTO DE LAS RANURAS:
Antes de disponer los arrollamientos en sus respectivas ranuras es preciso colocar en las mismas un
determinado aislamiento con objeto de evitar que el conductor recubierto tenga algún punto de contacto
directo con el núcleo de hierro.
Existen diferentes materiales aislantes apropiados para esta finalidad. Algunos de los más corrientes
usados son:

Mylar.

Dacron – Mylar.

Nomex.

Nomex – Mylar - Nomex, etc.
REBOBINADO CONEXIÓN DEL NUEVO ARROLLAMIENTO:
Un motor de fase partida puede rebobinar de tres maneras distintas:

1. A mano

2. Con bobinas moldeadas

3. Con madejas
En la práctica se usan indistintamente los tres procedimientos, ya que cada uno ofrece determinadas
ventajas. Sea el que fuera el procedimiento elegido, se dispone primero el arrollamiento de trabajo
íntegro en las ranuras, y luego el de arranque, encima. Como ya se ha dicho, es conveniente poner un
aislamiento adecuado entre uno y otro. Una vez dispuesto el arrollamiento de arranque encima del de
trabajo, se introduce en la parte superior de cada ranura una cuña de configuración apropiada, cuya
función es mantener los conductores bien sujetos en el interior de las ranuras y asegurados contra el
efecto de las vibraciones.
108
VERIFICACION ELECTRICA DEL MISMO
Una vez concluido el rebobinado y efectuadas las conexiones es muy conveniente verificar
eléctricamente uno y otras con objeto de detectar posibles cortocircuito entre espiras, contactos, masa,
conexiones erróneas o interrupciones.
Estas pruebas deben efectuarse antes de proceder al secado. Cuando ya se han efectuado todas las
conexiones, o pruebas, el estator se introduce en una estufa de secado, donde debe permanecer
aproximadamente 1 hora a una temperatura de 120°C.
Con este precalentamiento se consigue eliminar la humedad de los arrollamientos y facilitar así la
penetración del barniz
INVERSIÓN DEL SENTIDO DE GIRO DE UN MOTOR MONOFASICO
La inversión del sentido de giro resulta una operación muy sencilla en un motor de fase partida, pues
basta para ello permutar la conexión de los terminales del arrollamiento de trabajo o del arrollamiento de
arranque.
Figura nº 12. Disposición correcta de las bobinas estatóricas.
La figura nº 13 se muestra esquemática mente el mismo motor representado en la figura nº12 pero con la
conexión de los terminales del arrollamiento de arranque permutada.
109
Figura nº13 conexión del bobinado estatórico para la inversión del sentido del giro
La explicación de esto es que el campo magnético del arrollamiento de arranque se genera antes que el
del arrollamiento de trabajo. Por consiguiente, todo sucede como si el campo magnético girase desde un
polo del arrollamiento de arranque hacia el polo más próximo y de igual signo del arrollamiento de
trabajo.
A veces es necesario averiguar el sentido de giro de un motor y debemos reconocer a simple vista
arrollamientos:

El hilo del arrollamiento de trabajo es más grueso que el del arrollamiento de arranque.

Un extremo del arrollamiento de arranque suele estar conectado normalmente al interruptor
centrifugo

El arrollamiento del arranque esta generalmente dispuesto encima del de trabajo.
EL CONDENSADOR ELÉCTRICO.
Un condensador
es
un
dispositivo pasivo,
utilizado
en electricidad y electrónica,
capaz
de
almacenar energíasustentando un campo eléctrico. Está formado por un par de superficies conductoras,
generalmente en forma de láminas o placas. , en situación de influencia total (esto es, que todas
las líneas de campo eléctrico que parten de una van a parar a la otra separadas por un
material dieléctrico o por el vacío. Las placas, sometidas a una diferencia de potencial, adquieren una
determinada carga eléctrica, positiva en una de ellas y negativa en la otra, siendo nula la variación de
carga total.
TIPOS DE CONDENSADOR DE ARRANQUE
Están diseñados para prestar únicamente un servicio intermitente de breve duración (unos cuantos
segundos), cuyo motivo encuentran aplicaciones electores de tipo de fase partida.
Consiste en dos folios de aluminio separados por una finísima película de óxido
de aluminio, obtenida previamente por vía electrolítica, que constituye el medio
aislante o dieléctrico del condensador. Estos folios se arrollan también sobre sí
110
mismos y se introducen en una envoltura de aluminio o de plástico, de la cual sobresalen las terminales
para la conexión al circuito exterior.
CONDENSADOR DE MARCHA
Están previstos para prestar servicio permanente. El dieléctrico de los mismos está constituido por varias
hojas de papel impregnadas de aceite. A igualdad de capacidad, ocupan un
volumen sensiblemente mayor que los de tipo electrolítico. Los diversos fabricantes
utilizan distintas clases de aceite o de líquidos sintéticos como substancia de
impregnación. Se construyen con capacidades comprendidas entre 2 y 50
microfaradios
MOTOR DE FASE PARTIDA CON CONDENSADOR ELÉCTRICO
Conexión del interruptor con respecto al condensador
En los motores provistos de condensador de arranque la conexión con respecto al interruptor centrífugo
es en serie puesto que el condensador electrolítico está diseñado para un breve
lapso de funcionamiento.
Algunos motores también cuentan con un condensador permanente, en el cual el
condensador está conectado en el circuito tanto durante el período de arranque
como durante el de servicio. Son similares a los motores con condensador de
arranque, excepto en que el condensador y el arrollamiento de arranque se
encuentran conectados permanentemente en el circuito, por ello no hace falta ningún interruptor
centrifugo u otro mecanismo de desconexión.
También están los motores de doble condensador, en este caso el motor
está provisto de un condensador de arranque y un condensador de marcha.
El condensador
de arranque se encuentra conectado en serie con el
bobinado de arranque a través del interruptor centrífugo, y el condensador de
marcha se encuentra conectado en serie con respecto al bobinado pero en
paralelo con el condensador de arranque exceptuando su conexión al interruptor centrifugo.
111
EL MOTOR TRIFÁSICO
Es una máquina eléctrica rotativa, capaz de convertir la energía eléctrica trifásica suministrada,
en energía mecánica. La energía eléctrica trifásica origina campos
magnéticos rotativos en el bobinado del estator (o parte fija del motor).
Los motores eléctricos trifásicos, se fabrican en las más diversas
potencias, desde una fracción de caballo hasta varios miles de
caballos de fuerza (HP), se los construye para prácticamente, todas
las tensiones y frecuencias (50 y 60 Hz) normalizadas y muy a
menudo, están equipados para trabajar a dos tensiones nominales
distintas.
Se
emplean
para
accionar
máquinas,
herramienta, bombas,
montacargas,
ventiladores, grúas, Maquinaria elevada, sopladores, etc.
MOTOR TRIFASICO
PRINCIPIO DE FUNCIONAMIENTO
Cuando la corriente atraviesa los arrollamientos de las tres fases del motor, en el estator se
origina un campo magnético que induce corriente en las barras
del rotor.
Dicha corriente da origen a un flujo que al reaccionar con el flujo
del campo magnético del estator, originará un para motor que
pondrá en movimiento al rotor. Dicho movimiento es continuo,
debido a las variaciones también continuas, de la corriente alterna trifásica.
Solo debe hacerse notar que el rotor no puede ir a la misma velocidad que la del campo
magnético giratorio. Esto se debe a que a cada momento recibe impulsos del campo, pero al
cesar el empuje, el rotor se retrasa. A este fenómeno se le llama deslizamiento.
Después de ese momento vendrá un nuevo empuje y un nuevo deslizamiento, y así
sucesivamente. De esta manera se comprende que el rotor nunca logre alcanzar la misma
velocidad del campo magnético giratorio.
Es por lo cual recibe el nombre de asíncrono o asincrónico. El deslizamiento puede ser
mayor conforme aumenta la carga del motor y lógicamente, la velocidad se reduce en una
proporción mayor.
Los motores de corriente alterna y los de corriente continua se basan en el mismo principio de
funcionamiento, el cual establece que si un conductor por el que circula una corriente
112
eléctrica se encuentra dentro de la acción de un campo magnético, éste tiende a desplazarse
perpendicularmente a las líneas de acción del campo magnético.
El conductor tiende a funcionar como un electroimán debido a la corriente eléctrica que circula
por el mismo adquiriendo de esta manera propiedades magnéticas, que provocan, debido a
la interacción con los polos ubicados en el estator, el movimiento circular que se observa en el
rotor del motor.
Partiendo del hecho de que cuando pasa corriente por un conductor produce un campo
magnético, además si lo ponemos dentro de la acción de un campo magnético potente,
el producto de la interacción de ambos campos magnéticos hace que el conductor tienda a
desplazarse produciendo así la energía mecánica. Dicha energía es comunicada al exterior
mediante un dispositivo llamado flecha.
PARTES Y FUNCIONAMIENTO DEL MOTOR TRIFÁSICO
Independientemente del tipo de motor trifásico del que se trate, todos los motores trifásicos
convierten la energía eléctrica en energía mecánica.
El estator: está constituido por un enchapado de hierro al silicio, introducido generalmente
a presión, entre una carcasa de hierro colado. El enchapado es ranurado,
lo cual sirve para insertar allí las bobinas, que a su vez se construyen con
alambre de cobre, de diferentes diámetros.
El rotor: es la parte móvil del motor. Está formado por el eje, el enchapado y unas barras de
cobre o aluminio unidas en los extremos con tornillos. A este tipo de rotor se
le llama de jaula de ardilla o en cortocircuito porque el anillo y las barras que
son de aluminio, forman en realidad una jaula.
1. Los escudos: están hechos con hierro colado (la mayoría de veces). En el centro tienen
cavidades donde se incrustan cojinetes de bolas sobre los cuales descansa el
eje del rotor. Los escudos deben estar siempre bien ajustados con respecto al
estator, porque de ello depende que el rotor gire libremente, o que tenga
"arrastres" o "fricciones".
113
Arrollamiento de canasta
Arrollamiento corona sin fin
TIPOS DE CONEXIONES DE MOTORES TRIFÁSICOS A LA RED
Los motores trifásicos presentan lógicamente tres devanados (tres impedancias) y seis bornes. Los
fabricantes, para facilitar las conexiones (sobre todo el triángulo), disponen en la caja de bornes una
colocación especial de estos. Observa la Fig. y fíjate que las conexiones para realizar un triángulo son:
- X con V
- Y con W
- Z con U
En vista de esto, la caja de bornes viene distribuida como puedes ver, lo que ayuda mucho para conectar
en triángulo pues este se realiza uniendo bornes en vertical, mediante conectores o chapas metálicas.
114
Estas magnitudes dependen de la conexión de los devanados del motor. Por un lado puedes ver que la
tensión y corriente nominales son 400(V), 29 (A) en conexión estrella y 230 (V), 50 (A) en conexión
triángulo. Los motores y las cargas trifásicas en general, son flexibles y pueden conectarse a redes con
distinta tensión de línea, sin más que variar la conexión.
Como regla general debes recordar que:
1.- La tensión mayor y la corriente menor corresponden a la conexión estrella.
2.-La tensión menor y la corriente mayor corresponden a la conexión triángulo.
3.-La relación entre las dos tensiones y entre las dos corrientes es
:
Conexión Estrella Y
Generalmente usada en motores NEMA para la tensión más alta y en potencias hasta 20 HP. Usada en
motores IEC para la mayor tensión.
Conexión Doble Estrella YY
Generalmente usada en motores NEMA para la menor tensión y potencias hasta 20 HP y en motores IEC
para la menor tensión y en potencias hasta 9 HP.
115
Conexión delta
En motores IEC usada para la menor tensión en cualquier potencia para motores NEMA usada para la
mayor tensión y en potencias mayores que 20 HP.
Conexión Doble delta
En motores IEC usada para la tensión menor y potencias mayores que 9 HP y en motores NEMA para la
menor tensión y potencias mayores que 20 HP.
Conexión Delta – Estrella
Muy poco usada en motores NEMA y muy frecuente en motores IEC. Posibilita que el motor pueda
arrancar en Estrella Triangulo en la menor tensión. También usada en motores de una
sola tensión de servicio que arrancan en estrella triangulo. El motor puede ser arrancado
estrella-triángulo en la menor tensión. No es necesario un alto torque de partida (el
torque de partida queda reducido a 1/3 de su valor) como, por ejemplo en vacio.
Reducción de la corriente de partida del motor, evitando elevada caída de tensión en el
sistema de alimentación de la red.
CONEXIÓN ESTRELLA EN TENSIÓN MAYOR
La tensión menor es usada en motores NEMA de hasta 20 HP ya que estos motores soportan menor
tensión con mayor potencial y la tensión mayor es usada en motores IEC de hasta 9 HP. Ya que estos
motores soportan mayor tensión pero con menor potencia.
116
CONEXIÓN DELTA EN TENSIÓN MAYOR
La tensión menor es usada en motores IEC con potencias mayores que 7.5 HP ya que este motor
soporta menor tensión con mayor potencial y la tensión mayor en motores NEMA con potencias mayores
que 20 HP ya que este motor soporta una mayor tensión con menor potencial.
117
PASOS FUNDAMENTALES PARA EL REBOBINADO DE UN MOTOR TRIFÁSICO.
Regla 1. Número de fases: Para determinar el número de bobinas por fase, se divide el número total de
bobinas estatóricas por el número de fases del motor. Ejemplo:
36 bobinas
= 12 bobinas por fase.
3 fases
Regla 2. Número de polos: Para determinar el número de bobinas por polo, se divide el número total de
bobinas estatóricas por el número de polos del motor. Ejemplo:
36 bobinas
= 9 bobinas por polo.
4 polos
Regla 3. Número de bobinas por polo: Para determinar el número de grupos de bobinas, se multiplica
el número de polos por el número de fases del motor. Ejemplo:
4 polos x 3 fases = 12 grupos de bobinas.
Regla 4. Número de grupos por bobinas: Para determinar el número de bobinas por grupo, se divide el
número total de bobinas del motor por el número de grupos.
54 bobinas
= 3 bobinas por grupo.
18 grupos
Una vez conocido el número de bobinas por grupo puede procederse a conectar éstas en grupos,
suponiendo que sean de confección individual, también puede ejecutarse directamente en grupos con
objeto de ahorrarse dichas conexiones interiores. Como es evidente, todos los grupos deben constar del
mismo número de bobinas.
118
EL CONTACTOR.
Es un mecanismo cuya misión es la de cerrar unos contactos, para permitir el paso de la
corriente a través de ellos. Esto ocurre cuando la bobina del contactor recibe corriente eléctrica,
comportándose como electroimán y atrayendo dichos
contactos.
Aspecto físico:
compuesto:
Partes
de
que
está
-Contactos principales: 1-2,3-4,5-6.
Tienen por finalidad abrir o cerrar el circuito de fuerza o
potencia.
-Contactos auxiliares: 13-14 (NO).
Se emplean en el circuito de mando o maniobra. Por este
motivo soportarán menos intensidad que los principales. El
contactor de la figura solo tiene uno que es normalmente
abierto.
-Circuito electromagnético.
Consta de tres partes.1. El núcleo, en forma de E. Parte fija.
A1-A-2.
2. La
bobina:
3. La armadura.
Parte móvil.
Símbolo:
Contactos auxiliares:
Para poder disponer de más contactos auxiliares y según el modelo de contactor, se le puede
acoplar a este es una cámara de contactos auxiliares y según el modelo de contactor, se le
puede acoplar a este una cámara de contactos auxiliares o módulos independientes,
normalmente abierto (NO), o normalmente cerrados (NC).
119
Marcado de bornes:
• Bobina: se marca con A1 y A2.
• Contactos auxiliares: Como ya hemos nombrado, existen contactos normalmente abiertos
(NO) o (NA) y normalmente cerrados (NC).
- Contactos NO.- Se les asignarán números de 2 cifras, la primera cifra indica el número de
orden y la segunda deberá ser 3 y 4. Ejemplos: 13-14, 23-24, 33-34.
- Contactos NC.- Se les asignarán números de 2 cifras, la primera cifra indica el número de
orden y la segunda deberá ser 1 y 2. Ejemplos: 11-12,21-22, 31-32.
- Contactos principales: Se marcan con los siguientes números o letras:
1-2, 3-4, 5-6, o L1-T1, L2-T2, L3-T3.
• El Contactor se denomina con las letras KM seguidas de un número.
120
INTERRUPTOR AUTOMÁTICO MAGNETOTÉRMICO.Aspecto físico:
Su misión es la de proteger a la instalación y al motor,
abriendo el circuito en los siguientes casos:
- Cortocircuito: En cualquier punto de la instalación.
- Sobrecarga: Cuando la intensidad consumida en un
instante, supera la intensidad a la que está calibrada el
magneto térmico.
ELEMENTOS DE ACCIONAMIENTO PULSADORES.Aspecto físico:
Los pulsadores son elementos de accionamiento que sirven para cerrar o abrir un circuito
permitiendo el paso o no de la corriente a través de ellos.
Existen tres tipos:
121
• Pulsador de paro. Símbolo:
Pulsador de marcha. Símbolo:
• Pulsador de doble cámara. Símbolo
AUTOMATISMO INDUSTRIAL
El contactor
Podemos definir un contactor como un aparato mecánico de conexión y desconexión eléctrica, accionado
por cualquier forma de energía, menos manual, capaz de establecer, soportar e interrumpir corrientes en
condiciones normales del circuito, incluso las de sobrecarga.
Las energías utilizadas para accionar un contactor pueden ser muy diversas: mecánicas, magnéticas,
neumáticas, fluhídricas, etc... Los contactores corrientemente utilizados en la industria son accionados
mediante la energía magnética proporcionada por una bobina, y a ellos nos referimos seguidamente.
Un contactor accionado por energía magnética, consta de un núcleo magnético y de una bobina capaz de
generar un campo magnético suficientemente grande como para vencer la fuerza de los muelles
antagonistas que mantienen separada del núcleo una pieza, también magnética, solidaria al dispositivo
encargado de accionar los contactos eléctricos.
Así pues, característica importante de un contactor será la tensión a aplicar a la bobina de accionamiento,
así como su intensidad ó potencia. Según sea el fabricante, dispondremos de una extensa gama de
tensiones de accionamiento, tanto en continua como en alterna siendo las más comúnmente utilizadas,
24, 48, 220, y 380. La intensidad y potencia de la bobina, naturalmente dependen del tamaño del
contador. El tamaño de un contactor, depende de la intensidad que es capaz de establecer, soportar e
interrumpir, así como del número de contactos de que dispone (normalmente cuatro). El tamaño del
contactor también depende de la tensión máxima de trabajo que puede soportar, pero esta suele ser de
660 V. para los contactores de normal utilización en la industria.
Partes del contactor
122
Interpretación de diagramas de mando
Prácticamente, la casi totalidad de las aplicaciones
industriales, tales como máquinas-herramientas,
equipos para minas, trenes de laminación, puentes-grúas, etc., precisan de la
colaboración de gran número de motores para realizar una determinada operación,
siendo conveniente que puedan ser controlados por un único operador situado en un
"centro de control", donde sea posible observar y supervisar todas las partes de la
instalación. Esta clase de trabajo no se puede realizar con interruptores o cualquier
otro elemento de gobierno que precise de un mando manual directo, debido a que el
operador no tendría tiempo de accionar los circuitos que correspondiesen de
acuerdo con las secuencias de trabajo. Estos y otros problemas similares pueden quedar solventados
con el uso de contactores montados según un circuito de marcha-paro que
denominaremos "función memoria" y que es base de los automatismos eléctricos.
Para saber interpretar un diagrama de mando tenemos que tener en cuenta la
función que realiza cada aparato que instalaremos en el circuito, puede ser desde
un pulsador, contactor, relés térmicos, motores, Flip-on, etc. De igual manera
conocer su simbología.
Algunos esquemas van complementaos con diagramas de secuencia de contactos
que son tablas que resumen y facilitan la interpretación de la lógica del circuito de control y también
REPRESENTACIÓN DESARROLLADA
La manera más clara del esquema de mando con respecto al de fuerza, por lo general es el mejor
procedimiento para entender el funcionamiento de un automatismo cableado.
A-C Abiertos y cerrados, El contactor KM1 tiene un
contacto
abierto
en
línea
vertical
por
eso
denominamos el color verde que indica “Start”
(empezar)
La señalización luminosa para mando Hx hace
referencia al indicador luminoso, por eso a X1-X2 se
indica que son los bornes de conexión de la luz piloto,
es color rojo que indica “Stop” (parar).
123
INTERPRETACIÓN DE DIAGRAMAS DE FUERZA.
Los circuitos de potencia son aquellos que suministran energía directamente a las terminales de los
motores de c.c y de c.a. Pues son aquellos circuitos que controlan el flujo de potencia de la fuente a la
carga. Como se indica, se dibuja con líneas más finas en los esquemas utilizados convencionalmente en
el circuito y líneas gruesas para indicar las líneas de alimentación.
Una actividad directamente relacionada con la composición de instalaciones eléctricas, es la
representación de las mismas, en papel u otros medios.
Se hace necesario por tanto, disponer de un protocolo normalizado de herramientas gráficas, capaces de
identificar de forma clara todos los componentes participantes en las instalaciones.
En los esquemas se indican todos los conductores y mecanismos que intervienen en la instalación
eléctrica. El conocimiento adecuado de la simbología, permitirá una interpretación correcta del esquema.
En la siguiente figura, se representan los mecanismos y conductores necesarios para la puesta en
marcha e inversión de un cambio de giro con dos motores trifásicos.
DIAGRAMAS BASICOS
Los diagramas, son una guía en
cuanto
a
símbolos
particularmente
en
que
el
acudirá
caso
de
dispositivos nuevos o no normalizados.
Cuando se designan los dispositivos
que realizan la misma función de
control, es costumbre anteponer el
número delante de la abreviatura. Por
tanto, si se utilizan en un circuito de
mando tres relés de aceleración, los
relés y sus contactos se designarán
con 1A, 2A, 3A. Análogamente, en la
designación
de
dispositivos
o
componentes eléctricos, utilizados en
combinación con estas funciones.
Entonces podemos entender que un diagrama básico se deriva de la composición de elementos que
estén en el circuito pero para poder hacer un diagrama tenemos que conocer por ende su simbología.
124
DIAGRAMA DE MARCHA Y PARO EN MANDO
El diagrama de marcha y paro en mando es
uno de los diagramas básicos para saber
interpretar un circuito.
Consta de un pulsador NC (normalmente
cerrado),
un
pulsador
NO
(normalmente
abierto), un contactor (KM), la bobina del
contactor (KM) y por último (H) que son las
luces del circuito; estas luces nos indican junto
con
el
pulsador
que
es
lo
que
está
funcionando.
Como se puede observar H1 indica el
pulsador que manda señal al contactor y por
ende la bobina del contactor suministrara la
energía dando a entender que el contactor
está en uso.
H2 por lo tanto está conectado directamente a
la suministración de energía entonces se
puede decir que es una luz piloto que indica
que el circuito
125
esta sin uso.
DIAGRAMA DE MANDO PARA CAMBIO DE GIRO
Cambio de giro Trifásico
ara invertir el sentido de rotación de
un motor de inducción, se debe
invertir
el
sentido
del
campo
magnético giratorio generado por sus
bobinas, esto se logra invirtiendo dos
de las tres fases de alimentación del
motor.
Al invertir dos fases de alimentación,
lo que se está haciendo en realidad
es invertir la secuencia de fases de
la línea trifásica de alimentación al
motor. Si se invierten las tres fases
se mantiene la misma secuencia de
fases y, por lo tanto, el motor no
cambia
su
sentido
de
rotación.
Si alimentamos un motor trifásico se puede dar las siguientes combinaciones en el orden de las fases de
alimentación:
Secuencia positiva de fases: Implica sentido de giro Derecha
a) L1 L2 L3
b) L2 L3 L1
c)L3 L1 L2
Secuencia negativa de fases: Implica sentido de giro Izquierda
d) L3 L2 L1
e) L2 L1 L3
f) L3 L2 L1
La inversión de giro puede realizarse en forma automática, o semi-automática, mediante el empleo de
dos contactores, uno para marcha hacia adelante y el otro para reversa, los que realizan el intercambio
de dos de las fases de alimentación.
126
CAMBIO DE GIRO MONOFÁSICO
Para efectuar el cambio de sentido de giro de los motores eléctricos de corriente alterna se
siguen unos simples pasos tales como:
Para motores monofásicos únicamente es necesario invertir las terminales del devanado de
arranque, esto se puede realizar manualmente o con relés conmutadores. Entonces porque el
diagrama no tiene más contactores?
Pues cuando un técnico se especializa en la observación de diagramas eléctricos puede darse
cuenta que no es necesario poner un contactor, basta con colocar otras dos bobinas de
contactor indicando que cuando el circuito S2 funcione, dos contactores hagan el giro para la
derecha y cuando se pulse S3 el cambio sea invertido mediante los otros dos contactores,
como antes se menciona se utilizan dos contactores por cada giro ya que, se permutan las
terminales de arranque.
127
DIAGRAMA DE MANDO Y FUERZA PARA CAMBIO DE GIRO
Cambio de giro Trifásico
Para invertir el giro del motor habrá que invertir
el giro del campo magnético creado por el
estator; de esta forma el rotor tenderá a seguirlo
y girará en sentido contrario. Para conseguirlo,
basta con invertir un par de fases, puede ser
cualquier de la línea trifásica de alimentación al
motor, lo que en la práctica se realiza con dos
contactores de conexión a la red.
128
DIAGRAMA DELTA – TRIANGULO
Diagrama Estrella
129
CIRCUITO DE FUERZA
Se utiliza como una opción practica para
poder
conectar
un motor
a 2 voltajes
diferentes, por ejemplo un motor de seis
puntas puede ser conectado en delta para
voltaje
trifásico
de
220
v,
pero
si
lo
conectamos en estrella se puede alimentar a
380 v ó 440 volts, cabe aclarar que la
conexión que se le puede hacer a un motor y
el voltaje al que se debe conectar está
determinado por el fabricante, es decir no
todos los motores se pueden conectar en
estrella/delta, hay otros que se conectan en
serie estrella/doble estrella , serie delta/doble
delta ó simplemente algunos solo traen tres
puntas y no tienen cambio de conexión.
Cabe por resaltar que si se utiliza “Delta” es
porque necesitaremos fuerza en el circuito en
que se va a emplear pero carece de velocidad
y
si
utilizamos
“Estrella”
es
porque
necesitaremos velocidad pero carece de fuerza, por eso la mayoría utiliza una conexión
Estrella/Delta o Delta/Estrella dependiendo para que lo necesitaran y que función le darán.
REALIZACIÓN DE DIAGRAMAS
Para el ingeniero, el técnico y el electricista, los esquemas eléctricos le son útiles para diversas
finalidades. Pueden servir como un registro de los distintos dispositivos utilizados. Pueden servir para
mostrar cómo están conectados eléctricamente. También pueden poner de manifiesto la lógica en los
circuitos de control. Por tanto, según la finalidad, se utiliza una variedad de esquemas.
El diagrama de montaje o esquema de conexiones de un equipo mostrará las diversas conexiones del
montaje entre los elementos del circuito de una sola unidad del equipo de control. Por tanto, un esquema
de conexiones reflejará la proximidad física de los diversos elementos del circuito en el interior del equipo
y mostrará las conexiones entre ellos.
130
Un esquema de conexiones es útil para el técnico para investigar las averías de una sección específica
del equipo de control y también para los ensambladores que inicialmente lo construyeron
TRANSFORMADORES
DEFINICION DE TRANSFORMADOR: Es un dispositivo en el cual dos o más circuitos
eléctricos están acoplados a través de un flujo magnético común, variable con el tiempo, 2
define el termino de transformador como un dispositivo eléctrico que consiste de un bobinado, o
dos o más bobinas acopladas con o sin núcleo magnético para introducir acoplamiento mutuo
entre circuitos eléctricos
PARTES DE UN TRANSFORMADOR:
1.
2.
3.
4.
5.
Núcleo laminado.
Devanados primarios y secundarios.
Terminales de salido en alto y bajo voltaje.
Placa de características.
Sujetadores de bobinado.
UN TRANSFORMADOR ES UN DISPOSITIVO QUE:
1. Transfiere energía eléctrica de un circuito a otro, conservando la
frecuencia constante
2. Funciona bajo el principio de inducción electromagnética
3. Contiene circuitos eléctricos que están eslabonados
magnéticamente y aislados eléctricamente
4. Realiza un cambio de voltaje
LA FORMA DE SU NUCLEO:
1.
2.
3.
4.
Tipo columnas.
Acorazado.
Envolvente.
Radial.
131
POR EL NUMERO DE FASES
1. Monofasico
2. Trifasico
POR EL NUMERO DE DEVANADOS:
1. Dos devanados
2. Tres devanados
POR MEDIO DEL REFRIGERANTE:
1. Aire
2. Aceite
3. Liquido inerte
POR TIPO DE ENFRIAMENTO
1.
2.
3.
4.
Aire
Aceite
Húmedo o mojado
Forzado
POR LA REGULACION
1. Regulacion Fija
2. Regulacion Variable con carga
3. Regulacion Variable sin carga
.POR LA OPERACIÓN
1.
2.
3.
4.
5.
Potencia.
Distribución.
Horno.
Ferrocarril.
De Instrumento.
132
TRANSFORMADOR CONVENCIONAL
Los transformadores de distribución convencionales son comúnmente usados
para cargas de servicios residenciales y en ocasiones para cargas livianas
tanto comerciales como industriales.
Este tipo de transformador no contiene ningún accesorio de protección, por lo
tanto los pararrayos y protecciones contra sobre-tensión y sobre-carga deben
ser suministrados por el comprador.
Se fabrican en potencias desde 5 kVA hasta 167 kVA monofásicos y desde
15 kVA hasta 500 kVA trifásicos, cumpliendo con la norma NTC, ANSI, IEC o
especificaciones particulares de los clientes. Transformadores monofásicos
pueden contar con uno o dos pasa tapas en la alta tensión para ser conectados en sistemas.
TRANSFORMADOR AUTO PROTEGIDO
Un transformador auto protegido comprende, desde su etapa de diseño, elementos de protección contra
sobretensiones, sobrecargas y elementos para aislarlo de la red en caso de fallas internas o externas.
Los accesorios que brindan autoprotección son los siguientes:
Dispositivo de Protección contra Sobretensiones Transitorias, (pararrayo): el transformador de
sobretensiones transitorias causadas por descargas atmosféricas y/o maniobras de swicheo,
desviándolas a tierra.
FUSIBLES DE PROTECCIÓN
Interruptor: Provee al transformador un grado de protección de sobrecargas y/o corto-circuitos
externos, ya sean en el lado primario (Magnex) o secundario (Breaker), dependiendo de la
protección seleccionada. Se fabrican desde 10 kVA a 75 kVA monofásicos y entre 30 kVA y 225
kVA trifásicos, cumpliendo con la norma NTC o especificaciones particulares de los clientes.
Son usados principalmente en cargas de servicios residenciales y donde las compañías de
electricidad requieren un control de la carga. Los esquemas de protección que se ofrecen son
los siguientes:
AUTO PROTEGIDO CSP (COMPLETE SELF PROTECTED): Logra una protección adecuada
contra sobrecargas, cortocircuitos internos y/o externos y sobretensiones. Está equipado con el
DPS, el fusible de protección y el interruptor solicitado (Breaker o
Magnex).
133
Se pueden suministrar adicionalmente fusibles limitadores de corriente, que protegen contra
sobre corrientes de cortocircuitos mayores, los circuitos externos de alimentación y la integridad
humana, ya que desconectan el equipo de la red.
TRANSFORMADOR TIPO PEDESTAL
Se fabrican en potencias desde 30 kVA hasta 2000kVA trifásicas y
entre 15 kVA y 333 kVA monofásicas en tensiones hasta
34.5GrdY/19.92 kV (BIL 150 kV), cumpliendo con las normas NTC,
ANSI, IEC o especificaciones particulares de los clientes.
Diseñadas
y construidas para operación en sistemas de
distribución subterráneos, Los transformadores monofásicos son diseñados para operar alimentados por
el primario en un sistema fase-tierra para evitar efectos de ferro resonancia magnética. Los TANQUES
trifásicos están provistos de una consola independiente y atornillada al transformador, que sirve como
protección de los circuitos tanto de baja como de alta tensión, con enclave mecánico que por seguridad
no permite abrir el compartimiento de alta tensión hasta que se haya hecho lo propio con el de baja
tensión. Los TANQUES monofásicos tienen una única consola con bisagras en la parte superior, que
permite un fácil acceso a los bornes y al equipo de protección del transformador. Los accesorios de alta
tensión son del tipo elastoméricos pre moldeados, de operación bajo carga (a excepción de los de 600A)
y frente muerto, lo que permite una operación segura. La alimentación se realiza a través de un
seccionador interno de operación bajo carga y conjuntos bayonetas que ofrecen un completo esquema
de protección con fusibles.
POLARIDAD DE UN TRANSFORMADOR
Nomenclatura de los transformadores
Este establecido como estándar que las entradas a la bobina primaria del transformador se
utilice las siguientes letras:
H1, H2 para el caso de un transformador monofásico. H1, H2, H3 para el caso de un
transformador trifásico. Y en las salidas de la bobina secundaria se establece la siguiente
nomenclatura X1, X2 para el caso de un transformador monofásico. X1, X2, X3 para el caso de
un transformador trifásico.
POLARIDAD ADITIVA:
La polaridad positiva se da cuando en un transformador el bobinado secundario
está arrollado en el mismo sentido que el bobinado primario. Esto hace que los
134
flujos de los dos bobinados giren en el mismo sentido y se sumen. Los terminales “H1” y “X1”
están cruzados.
Polaridad
Sustractiva:La polaridad
un transformador el bobinado
secundario
sustractiva se
da
esta arrollado en
cuando
sentido
en
opuesto
al bobinado primario. Esto hace que los flujos de los dos bobinados giren en sentidos
opuestos y se resten. Los terminales “H1” y “X1” están en línea.
Test de polaridad
Para determinar la polaridad del transformador, se coloca un puente entre los terminales del lado
izquierdo del transformador y se coloca un voltímetro entre los terminales del lado derecho del mismo,
luego se alimenta del bobinado primario con un valor de voltaje (Vx). Ver el diagrama.
CONEXIÓN DE BANCO DE TRANSFORMADORES
Banco de transformadores monofásicos
Los bancos de transformadores monofásicos son utilizados en sistemas eléctricos trifásicos
como sustitución de un transformador trifásico. Por ejemplo, en
el transporte a largas distancias de la energía eléctrica.
Asimismo, el banco de transformadores monofásicos también
sirve para poder cambiar el número de fases del sistema, es
decir, un sistema trifásico lo podemos convertir en un sistema
bifásico, de 6 fases, de doce fases, etc.
Por lo que respecta a las bobinas primarias y secundarias, las podemos conectar de varias
formas, teniendo cuatro posibles casos: Y/Y, Y/Δ, Δ/Y, Δ/Δ. Es decir, podemos conectar las
bobinas primarias en estrella o en triángulo al igual que las bobinas secundarias. Dependiendo
como lo hagamos tendremos unas características técnicas u otras. De esta forma, la relación de
las tensiones de entrada y de salida no solamente dependerá de la relación de vueltas (espiras)
de las bobinas primarias y secundarias, sino que también dependerá de cómo estén
conectadas las bobinas primarias y las bobinas secundarias.
135
sustitución de un transformador trifásico. Por ejemplo, en el transporte a largas distancias de la
energía eléctrica. Asimismo, el banco de transformadores monofásicos también sirve para
poder cambiar el número de fases del sistema, es decir, un sistema trifásico lo podemos
convertir en un sistema bifásico, de 6 fases, de doce fases, etc.
Por lo que respecta a las bobinas primarias y secundarias, las podemos conectar de varias
formas, teniendo cuatro posibles casos: Y/Y, Y/Δ, Δ/Y, Δ/Δ. Es decir, podemos conectar las
bobinas primarias en estrella o en triángulo al igual que las bobinas secundarias. Dependiendo
como lo hagamos tendremos unas características técnicas u otras. De esta forma, la relación de
las tensiones de entrada y de salida no solamente dependerá de la relación de vueltas (espiras)
de las bobinas primarias y secundarias, sino que también dependerá de cómo estén
conectadas las bobinas primarias y las bobinas secundarias.
TIPOS DE CONEXIONES DE TRANSFORMADORES
CONEXIÓN DELTA / DELTA.
Esta conexión se usa con frecuencia para alimentar cargas
de alumbrado pequeñas y cargas trifásica simultáneamente.
Para esto se puede localizar una derivación o Tap en el
punto medio del devanado secundario de uno de los
transformadores conectándose a tierra y se conecta también
al neutro del secundario. De esta manera, las cargas
monofásicas se conectan entre los conductores de fase y
neutro, por lo tanto, el transformador con al derivación en el punto medio toma dos terceras
partes de la carga monofásica y una tercera parte de la carga trifásica. Los otros dos
transformadores cada uno toman un tercio de las cargas monofásicas y trifásicas.
Para poder cargar al banco trifásico en forma balanceada, se deben cumplir con las siguientes
condiciones:

Todos los transformadores deben tener idéntica relación de transformación.

Todos los transformadores deben tener el mismo valor de impedancia.

Todos los transformadores deben conectar en el mismo tap o derivación.
136
CONEXIÓN ESTRELLA-DELTA
Esta conexión se usa con frecuencia para alimentar cargas
trifásicas grandes de un sistema trifásico de alimentación
conectado en estrella. Tiene la limitante de que para
alimentar
cargas
monofásicas
y
trifásicas
en
forma
simultánea, no dispone del neutro. Por otra parte, tiene la
ventaja
relativa
de
que
la
impedancia
de
los
tres
transformadores no necesita ser la misma en esta conexión.
Las relaciones entre corrientes y voltajes de fase de línea a
línea para la conexión estrella delta, son las mimas que se
tienen en la conexión delta-estrella estudiada en el párrafo anterior.
CONEXIÓN ESTRELLA-ESTRELLA
Esta conexión se usa cuando se requiere alimentar grandes cargas monofásicas en forma
simultánea, con cargas trifásicas. También se usa sólo si el neutro del primario se puede
conectar sólidamente al neutro de la fuente de alimentación ya sea con un neutro común o a
través de tierra. Cuando los neutros de ambos lados del banco de transformadores no se unen,
el voltaje de línea a neutro tiende a distorsionarse (no es senoidal). La conexión estrellaestrella, se puede usar también sin unir los neutros, a condición de que cada transformador
tenga un tercer devanado que se conoce como “devanado terciario”. Este devanado terciario
está siempre conectado en delta.
Con frecuencia, el devanado terciario se usa para alimentar los servicios de la Subestación.
LA CONEXIÓN TRIÁNGULO/ESTRELLA (Δ/Y)
Con una conexión de este tipo se consigue un adelanto de fase de 30 ° de las tensiones de
salida respecto a las tensiones de entrada. La
principal ventaja de este tipo de conexión es
que se reduce considerablemente el gasto
económico
en
el
aislamiento
interno
del
transformador. Sin embargo, la desventaja del
desfase de 30° puede ser negativa, pues la
conexión en paralelo con otra fuente de energía
es imposible, por otro lado, en el caso de que
este banco de transformadores tenga que
137
alimentar
a
un
grupo
de
cargas
aisladas.
LA CONEXIÓN TRIÁNGULO ABIERTO.
El siguiente dibujo representa a dos transformadores monofásicos conectados entre si en la
manera denominada triángulo abierto o delta
abierta.
Esta forma de conectar dos transformadores
monofásicos no es muy empleada. Solamente
se utiliza cuando se nos ha estropeado un
transformador,
es
decir
en
casos
de
emergencia. El problema de esta conexión es
que se pierde potencia en las líneas, en torno al 13.4% por ello no se utiliza. El funcionamiento
es el mismo al de una conexión triangulo/triangulo.
138
SEXTO ELECTRICIDAD
139
ARRANQUE Y MANIOBRA DE MOTORES ELECTRICOS
EL CONTACTOR:
El contactor es un dispositivo electromagnético que ha revolucionado la técnica en lo que a la maniobra
de energía eléctrica se refiere; más aún la era de la automatización tuvo su punto de partida con la
aparición del contactor.
Su versatilidad operativa con las consecuentes variedades de modelos es una de las características
fundamentales que ha convertido al contactor en un elemento clave para un sinnúmero de operaciones
que va desde la puesta en marcha de un simple motor, el enclavamiento de varios, el arranque estrellatriángulo, etc.
El comando del contactor puede realizarse de dos maneras diferentes:

Mando por botonera
1.
Mando por botonera.
Cuenta con dos o más pulsadores, uno normalmente abierto y otro normalmente cerrado que realizan la
puesta en marcha y parada del motor respectivamente. Para este tipo de comando debe utilizarse un
contacto auxiliar del contactor al que se lo denomina retén oenclavamiento; este en algunos casos viene
incorporado en su interior y en otros suele ofrecerse aparte.
La función del retén o enclavamiento es mantener la bobina del contactor bajo tensión luego de presionar
el pulsador de marcha, de no hacerlo, al soltar dicho pulsador el circuito volvería a su estado inicial
(reposo).
ARRANQUE DIRECTO DE MOTOR DE INDUCCIÓN
En la figura se muestra un circuito típico de arranque a voltaje
pleno o directo a través de la línea en un motor de inducción. La
operación de este circuito es muy simple. Cuando se presiona el
botón de arranque, la bobina M del contactor se energiza y se
cierran los contactos normalmente abiertos M1, M2 y M3. Cuando
se cierran estos contactos, se aplica potencia al motor de
inducción y éste arranca. El contacto M4 se cierra también
cortocircuitando el interruptor de arranque y permitiendo que el operario lo libere sin que se quite el
suministro de potencia al relé M. Cuando se presiona el botón de parada, se desenergiza el relé M, se
abren los contactos M, y se detiene el motor.
140
SIMBOLOGÍA GRÁFICA DE COMPONENTES TÍPICOS EN CIRCUITOS DE
CONTROL DE MOTORES
141
Bobinado en anillo y en tambor: La fuerza electromotriz
generada en el bobinado inducido depende sólo del
número de hilos activos, o sea, los exteriores paralelos al
eje de rotación.
Puede hacerse una primera clasificación de los bobinados
según la manera de unir entre sí los hilos activos:
Motor monofásico:
Son motores con un solo devanado en el estator, que es el devanado inductor.
Prácticamente todas las realizaciones de este tipo de motores son con el rotor
en jaula de ardilla. Suelen tener potencias menores de 1KW, aunque hay
notables excepciones como los motores de los aires acondicionados con
potencias superiores a 10KW.
Se utilizan fundamentalmente en electrodomésticos, bombas y ventiladores de
pequeña
potencia,
pequeñas
máquinas-herramientas,
en
los
mencionados
equipos
de
aire
acondicionado, etc. Se pueden alimentar entre una fase y el neutro o entre dos fases. No presentan los
problemas de excesiva corriente de arranque como en el caso de los motores trifásicos de gran potencia,
debido a su pequeña potencia, por tanto todos ellos utilizan el arranque directo.
Motor monofásico fase partida: Esté tipo de motor tiene dos devanados bien diferenciados, un
devanado principal y otro devanado auxiliar. El devanado auxiliar es el que provoca el arranque del
motor, gracias a que desfasa un flujo magnético respecto al flujo del devanado principal, de esta manera,
logra tener dos fases en el momento del arranque.Al tener el devanado auxiliar la corriente desfasada
respecto a la corriente principal, se genera un campo magnético que
facilita el giro del rotor. Cuando la velocidad del giro del rotor acelera
el par de motor aumenta. Cuando dicha velocidad está próxima al
sincronismo, se logran alcanzar un par de motor tan elevado como
en un motor trifásico, o casi. Cuando la velocidad alcanza un 75 %
de sincronismo, el devanado auxiliar se desconecta gracias a un
interruptor centrífugo que llevan incorporados estos motores de
serie, lo cual hace que el motor solo funcione con el devanado
principal.
Este tipo de motor dispone de un rotor de jaula de ardilla como los utilizados en los motores trifásicos. El
par de motor de éstos motores oscila entre 1500 y 3000 r.p.m., dependiendo si el motor es de 2 o 4
polos, teniendo unas tensiones de 125 y 220 V. La velocidad es prácticamente constante. Para invertir el
142
giro del motor se intercambian los cables de uno solo de los devanados (principal o auxiliar), algo que se
puede realizar fácilmente en la caja de conexiones o bornes que viene de serie con el motor.
Partes del motor:

Carcasa. Fijación del motor a patas. Motor cerrado de
protección. Carcasa de aletas para la refrigeración.

Estator. Ajustado a la carcasa en caliente.

Bobinado estatórico.

Rotor. De aleación de aluminio colado bajo presión.
Equilibrado dinámico.

Bobinado rotórico.

Colector.

Ventilación forzada.

Caja de bornes con condensador incorporado.
Motores con condensador:Este motor presenta dos devanados iguales
(igual resistencia), pero en unos de ellos se conecta un condensador en
serie, calculado para que en el punto nominal del motor, las corrientes de los
devanados sean los más parecidas posibles y su desfase sea próximo a
90º. De esta forma el campo giratorio es casi perfecto y el motor se comporta
a plena carga con un par muy estable y un buen rendimiento.
Sin embargo en el arranque, la capacidad del condensador es insuficiente y el par de arranque es bajo,
luego este motor solo es de aplicación ante cargas de bajo par de arranque (compresores de
instalaciones frigoríficas con tubo capilar y bombas centrifugas de fluidos).
Motor trifásico:
Es una máquina eléctrica rotativa, capaz de convertir la energía
eléctrica trifásica suministrada, en energía mecánica. La energía
eléctrica trifásica origina campos magnéticos rotativos en el
bobinado del estator (o parte fija del motor).
Los motores eléctricos trifásicos, se fabrican en las más diversas
potencias, desde una fracción de caballo hasta varios miles de
caballos de fuerza (HP), se los construye para prácticamente, todas
las tensiones y frecuencias (50 y 60 Hz) normalizadas y muy a menudo, están equipados para trabajar a
dos tensiones nominales distintas. Se emplean para accionar máquinas, herramienta, bombas,
montacargas, ventiladores, grúas, maquinaria elevada, sopladores, etc.
143
Conexiones:
Los motores trifásicos presentan lógicamente tres devanados (tres impedancias) y seis bornes. Los
fabricantes, para facilitar las conexiones (sobretodo el triángulo), disponen en la caja de bornes una
colocación especial de estos. Observa la Fig. y fíjate que las conexiones para realizar un triángulo son:

X con V

Y con W

Z con U
En vista de esto, la caja de bornes viene distribuida como puedes ver , lo que ayuda mucho para conectar
en triángulo pues este se realiza uniendo bornes en vertical, mediante conectores o chapas metálicas.

La
conexión
estrella
se
utiliza
cuando hay más voltaje y menos
amperaje.

La conexión delta se utiliza cuando
hay más amperaje y menos voltaje.
Esto lo podemos terminar por la
placa de características y veremos
que conexión se le puede aplicar al
motor
Funcionamiento: Cuando la corriente atraviesa los arrollamientos de las tres fases del motor, en el
estator se origina un campo magnético que induce corriente en las barras
del rotor.
Dicha corriente da origen a un flujo que al reaccionar con el flujo del campo
magnético del estator, originará un para motor que pondrá en movimiento
al rotor. Dicho movimiento es continuo, debido a las variaciones también
continuas, de la corriente alterna trifásica. Solo debe hacerse notar que el
rotor no puede ir a la misma velocidad que la del campo magnético
giratorio. Esto se debe a que a cada momento recibe impulsos del campo,
pero al cesar el empuje, el rotor se retrasa. A este fenómeno se le llama
deslizamiento.
144
Después de ese momento vendrá un nuevo empuje y un nuevo deslizamiento, y así sucesivamente. De
esta manera se comprende que el rotor nunca logre alcanzar la misma velocidad del campo
magnético giratorio.
Es por lo cual recibe el nombre de asíncrono o asincrónico. El deslizamiento puede ser mayor conforme
aumenta la carga del motor y lógicamente, la velocidad se reduce en una proporción mayor.
El conductor tiende a funcionar como un electroimán debido a la corriente eléctrica que circula por el
mismo adquiriendo de esta manera propiedades magnéticas, que provocan, debido a la interacción con
los polos ubicados en el estator, el movimiento circular que se observa en el rotor del motor.
Partiendo del hecho de que cuando pasa corriente por un conductor produce un campo magnético,
además si lo ponemos dentro de la acción de un campo magnético potente, el producto de la interacción
de ambos campos magnéticos hace que el conductor tienda a desplazarse produciendo así la energía
mecánica. Dicha energía es comunicada al exterior mediante un dispositivo llamado flecha.
Generador Eléctrico
Un generador eléctrico es todo dispositivo capaz de mantener una diferencia de potencial eléctrica entre
dos de sus puntos llamados polos, terminales o bornes transformando
la energía mecánica en eléctrica. Esta transformación se consigue por
la acción de un campo magnético sobre los conductores eléctricos
dispuestos sobre una armadura (denominada también estator). Si se
produce mecánicamente un movimiento relativo entre los conductores y
el campo, se generará una fuerza electromotriz (F.E.M.). Este sistema
está basado en la ley de Faraday.
Aunque la corriente generada es corriente alterna, puede ser rectificada para obtener una corriente
continua.
Alternador
Este inventó comenzó a partir de la idea de una dinamo, construida en 1832 por Faraday, y hasta 1878
no se pudo dar a conocer el invento de Gramme y Fontain, el alternador.
Un alternador es una maquina eléctrica, capaz de transformar energía
mecánica en energía eléctrica, generando una corriente alterna mediante
inducción electromagnética.
Los alternadores se basan en el principio de la inducción electromagnética, el cual dice que conductor
sometido a un campo magnético variable crea una tensión eléctrica inducida cuya polaridad depende del
sentido del campo y su valor del flujo que lo atraviesa.
145
El alternador tiene dos partes básicas:
Inductor: Es la parte del alternador la cual genera el campo magnético variable, lo realiza debido a que
es
una
parte
móvil
del
alternador,
esta
parte
está
constituida usualmente por una cabeza hueca de una bobina
de conductor, típicamente alambre o hilo de cobre. Los
inductores constan a su vez de diversas partes:
Pieza polar: Es la parte del circuito magnético situada entre la culata
y el entrehierro, incluyendo el núcleo y la expansión polar.
Núcleo: Es la parte del circuito magnético rodeada por el devanado
inductor.
Devanado inductor: Es el conjunto de espiras de cable o material ferromagnético destinado a producir el
flujo magnético, al ser recorrido por la corriente eléctrica.
Expansión polar: Es la parte de la pieza polar próxima al inducido y que bordea al entrehierro.
Polo auxiliar o de conmutación: Es un polo magnético suplementario, provisto o no, de devanados y
destinado a mejorar la conmutación. Suelen emplearse en las máquinas de mediana y gran potencia.
Culata: Es una pieza de sustancia ferromagnética, no rodeada por devanados, y destinada a unir los
polos de la máquina.
-Inducido: Parte estática del alternador y está formado por un cilindro hueco de chapas apiladas de
hierro o un material ferromagnético con las ranuras en la parte interior, donde se alojan las bobinas. En
estas se induce la fuerza electromotriz cuando el inductor gira en el interior del inducido. Las bobinas del
inducido se conectan a unas bornes que están en el exterior de la carcasa del alternador con el fin de
conectarlas al circuito exterior al que entregan la corriente inducida y dichas bobinas están constituidas
generalmente por tres arrollamientos separados y repartidos perfectamente aislados en las 36 ranuras
que forman el estator.
Transformador
Se denomina transformador a un dispositivo eléctrico que permite aumentar o disminuir la tensión en un
circuito eléctrico de corriente alterna, manteniendo la potencia. La potencia que ingresa al equipo, en el
caso de un transformador ideal, es igual a la que se obtiene a la salida.
El transformador es un dispositivo que convierte la energía eléctrica alterna de un cierto nivel de tensión,
en energía alterna de otro nivel de tensión, basándose en el fenómeno de la inducción electromagnética.
Está constituido por dos bobinas de material conductor, devanadas sobre un núcleo cerrado de
material ferromagnético, pero aisladas entre sí eléctricamente. La única conexión entre las bobinas la
constituye el flujo magnético común que se establece en el núcleo. El núcleo, generalmente, es fabricado
bien sea de hierro o de láminas apiladas de acero eléctrico, aleación apropiada para optimizar el flujo
magnético. Las bobinas o devanados se denominan primarios y secundarios según correspondan a la
146
entrada o salida del sistema en cuestión, respectivamente. También existen transformadores con más
devanados; en este caso, puede existir un devanado "terciario", de menor tensión que el secundario.
Relación de transformación
La relación de transformación indica el aumento o decremento que sufre el valor de la tensión de salida
con respecto a la tensión de entrada, esto quiere decir, la relación entre la tensión de salida y la de
entrada.
La relación entre la fuerza electromotriz inductora (Ep), la aplicada al devanado primario y la fuerza
electromotriz inducida (Es), la obtenida en el secundario, es directamente proporcional al número de
espiras de los devanados primario (Np) y secundario (Ns) , según la ecuación:
La relación de transformación (m) de la tensión entre el bobinado primario y el bobinado secundario
depende de los números de vueltas que tenga cada uno. Si el número de vueltas del secundario es el
triple del primario, en el secundario habrá el triple de tensión.
Dónde: (Vp) es la tensión en el devanado primario o tensión de entrada, (Vs) es la tensión en el
devanado secundario o tensión de salida, (Ip) es la corriente en el devanado primario o corriente de
entrada, e (Is) es la corriente en el devanado secundario o corriente de salida.
Esta particularidad se utiliza en la red de transporte de energía
eléctrica: al poder efectuar el transporte a altas tensiones y
pequeñas intensidades, se disminuyen las pérdidas por el efecto
Joule y se minimiza el costo de los conductores.
Así, si el número de espiras (vueltas) del secundario es 100
veces mayor que el del primario, al aplicar una tensión alterna
de 230voltios en el primario, se obtienen 23.000 voltios en el
secundario (una relación 100 veces superior, como lo es la
relación de espiras). A la relación entre el número de vueltas o espiras del primario y las del secundario
se le llama relación de vueltas del
Transformador o relación de transformación.
Ahora bien, como la potencia eléctrica aplicada en el primario, en caso de un transformador ideal, debe
ser igual a la obtenida en el secundario:
147
Transformador Monofásico
Un transformador es una máquina estática de corriente alterno, que permite variar alguna función de la
corriente como el voltaje o la intensidad, manteniendo la frecuencia y la potencia, en el caso de un
transformador ideal.
Para lograrlo, transforma la electricidad que le llega al devanado de entrada en magnetismo para volver a
transformarla en electricidad, en las condiciones deseadas, en el devanado secundario.
La importancia de los transformadores, se debe a que, gracias a ellos, ha sido posible el desarrollo de la
industria eléctrica. Su utilización hizo posible la realización práctica y económica del transporte de
energía eléctrica a grandes distancias.
Transformador Trifásico
Existen muchos tipos de transformadores, entre los cuales el transformador trifásico tiene una
importancia indudable. Este tipo de transformador se ocupa tanto en generación cerca de los
generadores para elevar la insuficiente tensión de estos, así como también en transmisión por líneas de
transmisión y en distribución en donde se transporta la energía eléctrica a voltajes menores hacia casas,
comercio e industria. Todos los transformadores desde la generadora hasta la entrada de nuestros
hogares o industrias son transformadores trifásicos.
Un transformador trifásico consta de tres fases desplazadas en 120 grados, en sistemas equilibrados
tienen igual magnitud. Una fase consiste en un polo positivo y negativo por el que circula una corriente
alterna. No es necesario decir que un transformador no funciona con corriente
continua, puesto que para que exista un voltaje V debe haber una variación del flujo.
Faraday demostró en el siglo XIX que si se acerca un imán a una bobina moviendo el
imán o la bobina se induce una corriente y produce un voltaje los cuales pueden
hacer trabajo como encender una bombilla.
Partes
El núcleo
El núcleo está formado por varias chapas u hojas de metal (generalmente material ferromagnético) que
están apiladas una junto a la otra, sin soldar, similar a las hojas de un libro. La función del núcleo es
mantener el flujo magnético confinado dentro de él y evitar que este fluya por el aire favoreciendo las
perdidas en el núcleo y reduciendo la eficiencia.
Bobinas
Las bobinas son simplemente alambre generalmente de cobre enrollado en las
piernas del núcleo. Según el número de espiras (vueltas) alrededor de una
pierna inducirá un voltaje mayor. Se juega entonces con el número de vueltas
en el primario versus las del secundario. En un transformador trifásico el
148
número de vueltas del primario y secundario debería ser igual para todas las fases.
Cambiador de taps
El cambiador de taps o derivaciones es un dispositivo generalmente mecánico que puede ser girado
manualmente para cambiar la razón de transformación en un transformador, típicamente, son 5 pasos
uno de ellos es neutral, los otros alteran la razón en más o menos el 5%.
Conexiones de transformadores trifásicos
El transformador trifásico puede ser solo un transformador o bien, tres transformadores monofásicos
independientes conectados en delta o en estrella. En algunas ocasiones
sólo se usan dos transformadores.
El voltaje trifásico de las líneas de potencia, generalmente, es de 208 volts,
y los valores normales de voltaje monofásico (120 volts) se pueden
obtener, en la forma que se indica en la figura 48.1.
Los devanados a, b y c, representan los tres secundarios del transformador conectados en estrella. Las
líneas trifásicas se identifican con las letras A, B ó C, al neutro (tierra). Los transformadores trifásicos
deben conectarse correctamente a las líneas, para que funcionen de modo adecuado. Los cuatro tipos de
conexión más usados son los siguientes: (véase figura 48.2).

a) Devanados primarios en delta, devanados secundarios en delta, o bien, delta-delta(?-?)

b) Devanados primarios en estrella, devanados secundarios en estrella, o bien estrella-estrella
(Y-Y)

c) Devanados primarios en estrella, devanados secundarios en delta, o bien estrella-delta (Y-?)

d) Devanados primarios en delta, devanados secundarios en estrella, o bien delta-estrella (?-Y)
De estas cuatro combinaciones, la que se utiliza con mayor frecuencia es la última, la delta-estrella.
Conexión triángulo-estrella: Suele ser habitual en transformadores elevadores, pues la tensión
secundaria es superior a la primaria.
Conexión estrella-estrella: Recordando la definición de relación de transformación, en este tipo de
conexión el cociente entre el número de espiras de primario y secundario coincide con el cociente entre
las tensiones primaria y secundaria. Es el más utilizado para pequeñas potencias pues además permite
sacar neutro tanto en el primario como en el secundario.
Conexionado estrella-triángulo: En este conexionado la relación de transformación es √‾3 veces mayor
que la relación del número de espiras y la corriente que circula por las bobinas secundarias es √‾3 veces
menor que la de salida.
Conexionado triángulo-triángulo: En este caso coinciden las tensiones primarias y secundarias con las de
sus respectivos devanados; no así las corrientes.
149
Introducción a la automatización Industrial
La automatización es un sistema donde se trasfieren tareas de producción, realizadas habitualmente por
operadores
humanos
a
un
conjunto
de
elementos
tecnológicos. Un sistema automatizado consta de dos partes
principales:

Parte operativa

Parte de mando
Parte Operativa: es la parte que actúa directamente sobre la máquina. Son los elementos que hacen que
la máquina se mueva y realice la operación deseada. Los elementos que forman la parte operativa son
los accionadores de las máquinas como motores, cilindros, compresores. Y los captadores como
fotodiodos, finales de carrera...
Parte de Mando: suele ser un autómata programable (tecnología programada), aunque hasta hace bien
poco se utilizaban relés electromagnéticos, tarjetas electrónicas o módulos lógicos neumáticos
(tecnología cableada). En un sistema de fabricación automatizado el autómata programable está en el
centro del sistema. Este debe ser capaz de comunicarse con todos los constituyentes de sistema
automatizado.
Objetivos de la automatización

Mejorar la productividad de la empresa, reduciendo los costes de la producción y mejorando la
calidad de la misma.

Mejorar las condiciones de trabajo del personal, suprimiendo los trabajos penosos e
incrementando la seguridad.

Realizar las operaciones imposibles de controlar intelectual o manualmente.

Mejorar la disponibilidad de los productos, pudiendo proveer las cantidades necesarias en el
momento preciso.

Simplificar el mantenimiento de forma que el operario no requiera grandes conocimientos para la
manipulación del proceso productivo.

Integrar la gestión y producción.
La automatización industrial es el uso de sistemas o elementos computarizados y electromecánicos para
controlar maquinarias o procesos industriales. Como una disciplina de la ingeniería más amplia que un
sistema de control, abarca la instrumentación industrial, que incluye los sensores, los transmisores de
campo, los sistemas de control y supervisión, los sistemas de transmisión y recolección de datos y las
150
aplicaciones de software en tiempo real para supervisar, controlar las operaciones de plantas o procesos
industriales.
La automatización y el cuerpo humano
Existen muchos trabajos donde no existe riesgo inmediato de la automatización. Ningún dispositivo ha
sido inventado que pueda competir contra el ojo humano para la precisión y certeza en muchas tareas;
tampoco el oído humano. El más inútil de los seres humanos puede identificar y distinguir mayor cantidad
de esencias que cualquier dispositivo automático. Las habilidades para el patrón de reconocimiento
humano, reconocimiento de lenguaje y producción de lenguaje se encuentran más allá de cualquier
expectativa de los ingenieros de automatización.
Sistemas de control distribuido
Existe un concepto fundamental y muy actual en torno a la automatización industrial y es el de DCS
(sistemas de control distribuido). Un sistema de control distribuido está formado por varios niveles de
automatización que van desde un mínimo de 3 hasta 5. Los mismos se denominan: nivel de campo
(donde se encuentran los sensores y actuadores), nivel de control (donde se encuentran los PLC’s o las
Estaciones de Automatización), nivel de supervisión (donde se encuentran las Estaciones de Operación y
los Servidores de Proceso), nivel MES (donde se encuentran PCs con software especializados para la
distribución de toda la información de planta así como la generación de reportes)y el nivel ERP (donde se
encuentran igualmente PC con software especializados para la planificación y administración de la
producción de toda la industria o empresa).
Se utilizan computadoras especializadas y tarjetas de entradas y salidas tanto analógicas como digitales
para leer entradas de campo a través de sensores y para genera, a través de su programa, salidas hacia
el campo a través de actuadores. Esto conduce para controlar acciones precisas que permitan un control
estrecho de cualquier proceso industrial. (Se temía que estos dispositivos fueran vulnerables al error del
año 2000, con consecuencias catastróficas, ya que son tan comunes dentro del mundo de la industria).
Interfaces hombre-máquina
Las interfaces hombre-máquina (HMI) o interfaces hombre-computadora (CHI) suelen emplearse para
comunicarse con los PLC’s y con otras computadoras, para labores tales como introducir y monitorear
temperaturas o presiones para controles automáticos o respuesta a mensajes de alarma. El personal de
servicio que monitorea y controla estas interfaces es conocido como ingenieros de estación y el personal
que opera directamente en la HMI o SCADA (Sistema de Control y Adquisición de Datos) es conocido
como personal de operación.
151
Prueba de automatización
Otra forma de automatización que involucra computadoras es la prueba de automatización, donde las
computadoras controlan un equipo de prueba
automático que es programado para simular
seres humanos que prueban manualmente
una aplicación. Esto es acompañado por lo
general de herramientas automáticas para
generar
como
instrucciones
programas
especiales
de
(escritas
computadora)
que
direccionan al equipo automático en prueba
en la dirección exacta para terminar las
pruebas.
Sistemas de automatización industrial
SIMATIC de Siemens es uno de los sistemas de automatización industrial más destacados del mundo.
Incluye una gama de productos industriales diseñados para permitir una gran variedad de tareas. Gracias
a su flexibilidad y rentabilidad, el sistema SIMATIC resulta ideal para hacer frente a las crecientes
demandas de la industria manufacturera y de procesos por lo que respecta a máquinas y sistemas.
En los procesos industriales, los sistemas de automatización se encuentran intrínsecos dadas las
ventajas que producen, tales como seguridad, mejora en la calidad del producto, menores tiempos de
fabricación, supervisión de los usuarios, etcétera, por lo que son el común denominador en las grandes
compañías.
Existe una extensa variedad de sistemas que mediante mecanismos permiten automatizar un
proceso, entre ellos podemos destacar, los sistemas SCADA, sistemas basados en plataformas de PLC
por sus siglas en inglés (Programmable Logic Controller), controladores de otro tipo, como variadores de
frecuencia. Muchos de estos presentan HMI´s para la interacción con los operadores.
Programación del autómata
Para controlar un determinado proceso, el autómata realiza sus tareas de acuerdo con una serie de
sentencias o instrucciones establecidas en un programa. Dichas instrucciones deberán haber sido
escritas con anterioridad por el usuario en un lenguaje comprensible para la CPU. En general, las
instrucciones pueden ser de funciones lógicas, de tiempo, de cuenta, aritméticas, de espera, de salto, de
comparación, de comunicación y auxiliares.
Dependiendo del fabricante, los lenguajes de programación son muy diversos, sin embargo, suelen tener
alguna relación más o menos directa con los lenguajes Ladder o GRAFCET.
152
Los programas para autómata pueden realizarse de forma lineal o de forma estructurada. En la
programación lineal el programa consta de una serie de instrucciones que se van ejecutando una tras de
otra de modo cíclico. Este modo de programación se suele emplear en programas no demasiado
complejos o en autómatas que no posean el modo estructurado. Cuando los programas son muy
complejos, la programación estructurada es más aconsejable ya que puede dividirse el proceso general
en subprogramas con diferentes subprocesos tecnológicos. Otras de las ventajas de este modo de
programación es que da un carácter más panorámico al programa, lo que conlleva una más fácil
identificación de errores así como una mayor facilidad de comprensión por otros programadores.
Programar un autómata no es realmente algo imposible, pero sí se necesita paciencia. Como ejemplo
tenemos un enlace en la sección de enlaces externos que conduce a una página que nos lleva a donde
se encuentra un archivo hecho en java con código fuente para que se pueda analizar y comprender de
una manera más sencilla cómo funciona un autómata finito determinista (AFD).
¿QUÉ ES UN PLC?
Los PLC son dispositivos electrónicos cada vez más empleados en la
industria dadas sus características de programación en base a procesos
secuenciales.
¿PARA QUÉ SIRVE UN PLC?
Dentro de las funciones que un PLC puede cumplir se encuentran la de detección y la de mando, ya sea
para procesos tan sencillos como contar los productos en una banda transportadora, o tan complejos
como el controlar un brazo con actuadores eléctricos, neumáticos o hidráulicos con múltiples tareas.
Los controladores de este tipo presentan lenguajes cada vez más estandarizados y de fácil entendimiento
para los ingenieros. En el estándar IEC-61131-3 se consideran los lenguajes gráficos como los de
escalera (LD), donde el flujo de la señal va de izquierda a derecha y de arriba a abajo, el código se va
dividiendo en ramas, es preferido por electricistas. El lenguaje de Diagramas de bloque de función (FBD),
donde se presentan bloques de operadores lógicos, generalmente implementados por electrónicos al
igual que el lenguaje estructurado de tablas de función (SFC), los lenguajes de comandos y de bajo nivel
el texto estructurado (ST) y el de lista de instrucciones (IL), con las características de ser menos
abstractos para el hardware, pero más complejos de programar.
153
VENTAJAS

Menor tiempo empleado en la elaboración de proyectos debido a que:

No es necesario dibujar el esquema de contactos

No es necesario simplificar las ecuaciones lógicas, ya que, por lo general la capacidad de
almacenamiento del módulo de memoria es lo suficientemente grande.

La
lista
de
materiales
queda
sensiblemente
reducida,
y
al
elaborar
el
presupuesto correspondiente eliminaremos parte del problema que supone el contar con
diferentes proveedores, distintos plazos de entrega.

Posibilidad de introducir modificaciones sin cambiar el cableado ni añadir aparatos.

Mínimo espacio de ocupación.

Menor coste de mano de obra de la instalación.

Economía de mantenimiento. Además de aumentar la fiabilidad del sistema, al eliminar contactos
móviles, los mismos autómatas pueden indicar y detectar averías.

Posibilidad de gobernar varias máquinas con un mismo autómata.

Menor tiempo para la puesta en funcionamiento del proceso al quedar reducido el tiempo
cableado.

Si por alguna razón la máquina queda fuera de servicio, el autómata sigue siendo útil para otra
máquina o sistema de producción.
ESTRUCTURA DEL P.L.C
154
FUNCIONES BÁSICASDE UN PLC
Detección
Lectura de la señal de los captadores distribuidos por el sistema de fabricación.
Mando
Elaborar y enviar las acciones al sistema mediante los accionadores y pre-accionadores.
Dialogo Hombre Maquina
Mantener un diálogo con los operarios de producción, obedeciendo sus consignas e informando del
estado del proceso.
Programación:
Para introducir, elaborar y cambiar el programa de aplicación del autómata. El dialogo de programación
debe permitir modificar el programa incluso con el autómata controlando la máquina.
¿Qué es LOGO!?
LOGO! es el módulo lógico universal de Siemens. LOGO! lleva integrados control unidad de operación y
visualización, fuente de alimentación interface para módulos de programa y
cable de PC ciertas funciones básicas usuales en la práctica, p.ej.
Para activación/desactivación retardada y relé de impulsos
- Reloj temporizador
- Marcas binarias
- Determinadas entradas y salidas según el tipo del equipo
¿QUÉ OFRECE LOGO!?
Mediante LOGO! se solucionan cometidos en la técnica de instalaciones en edificios (p.ej. alumbrado de
escaleras, luz exterior, toldos, persianas, alumbrado de escaparates, etc.),
así como en la construcción de armarios de distribución, de máquinas y de
aparatos (p.ej. controles de puertas, instalaciones de ventilación, bombas de
aguas residenciales, etc.). LOGO! puede utilizarse asimismo para los
controles especiales de invernaderos o invernáculos, para procesar
previamente señales en controles y mediante la variante así para el control
descentralizado ”in situ” de máquinas y procesos. Para las aplicaciones en
serie en la construcción de máquinas pequeñas, aparatos y armarios de
distribución, así como en el sector de instalaciones, se prevén variantes
especiales sin unidad de operación.
155
Introducción a los sistemas automatizados
SOFTWARE
El software desempeña un papel vital en el desarrollo más eficaz de la adquisición automática de datos y
sistemas de control.
Soluciones avanzadas de software que son más completos, más integrado y más abierto, proporcionando
una excelente capacidad para comunicarse con otros dispositivos, especialmente para la adquisición de
datos, pruebas y mediciones, y aplicaciones de control.
El software de configuración permite configurar de manera sencilla los parámetros y ajustes de los
dispositivos para su uso durante las fases de configuración y puesta en marcha.
Existen diversos tipos de software de automatización:
Entre los más utilizados encontramos:
SIMATIC-PLC
CADE-SIMU CONTA
SIMATIC-LOGO SOFT
AUTOCAD-ELECTRIC
Simatic siemens:
PLC-AUTOMATIZACIÓN;
Desde el nivel de campo hasta el nivel de gestión de la empresa, existe una amplia gama de software de
automatización de software SIMATIC proporciona soluciones sofisticadas diseñadas con una minuciosa
156
atención en todos los detalles. Las funciones y opciones personalizadas del software industrial que
garantizan la obtención de la máxima eficiencia en una amplia gama de operaciones y tareas.
SOFTWARE DE AUTOMATIZACIÓN
Con el software SIMATIC, Siemens proporciona software industrial de primera clase perfectamente
armonizado y optimizado para todas las tareas de software de automatización a lo largo de los ciclos de
vida del sistema y de la máquina. El software de automatización alcanza nuevas cotas de eficiencia
gracias a la
plataforma uniforme e integrada y a la utilización de interfaces abiertas y módulos
reutilizables.
PROGRAMACIÓN
El software de programación se usa durante la fase de desarrollo y se encarga de que los dispositivos
inteligentes realicen las acciones que desee. Antes de utilizarlos, es necesario programar los PLC y los
controladores de visión, de movimiento y de terminales programables
Tiempo de funcionamiento
El software de visualización se utiliza para visualizar e interactuar con el usuario durante el
funcionamiento. Las funciones de control y supervisión pueden utilizar tecnologías abiertas basadas en
PC, incluido OPC Data Access para la interacción con otros fabricantes.
LOGO! SoftComfort
Significa configuración y automatización fácil y rápida, Esto permite la creación de diagramas de bloques
de función de la escala y al seleccionar las funciones respectivas y su conexión a través de arrastrar y
soltar.
Además, todo el programa de conmutación puede ser simulado y probado fuera de línea en la PC.
También es posible: una prueba en línea en las dos pantallas del programa durante el funcionamiento.
Por último, pero no menos importante, LOGO! SoftComfort ofrece documentación profesional con toda la
información necesaria del proyecto, como los programas de conmutación, comentarios y ajustes de
parámetros.
Beneficios
Junto con el LOGO! Software Soft Confort, configuración del módulo lógico es simplemente intuitivo: la
generación de programas, la simulación y la documentación de los proyectos se llevan a cabo la función
de arrastrar y soltar, lo que permite la máxima facilidad de operación.
157
DISEÑO Y FUNCIONES
El LOGO! Software Soft Confort hace todo - generar y probar los programas de control, la simulación de
todas las funciones y, por supuesto, la documentación es sensacionalmente fácil con LOGO! Soft Confort
mediante arrastrar y soltar en su PC. Así es como se hace:
La creación de programas de control:
Seleccione la función y la posición en la superficie de dibujo
Enlace funciones seleccionadas por medio de líneas de conexión
Establezca los parámetros de función utilizando la ventana de diálogo claro
FUNCIONAMIENTO EN LOGO!
Simulación de todo el proceso de conmutación utilizando todas las funciones en el PC. Las señales
analógicas se pueden simular con valores reales
(por ejemplo, temperatura - 20 º C a + 80 º C).
Simulación por tiempo, Simulación de la hora del
reloj, Mostrar la simulación, Indicación de estado
de todas las funciones, parámetros y valores
actuales.
CADE SIMU
CADe SIMU es un programa que permite recrear automatismos y también simularlos, a pesar que es un
programa muy simple para automatismos, es muy funcional en las simulaciones eléctricas y para el
aprendizaje de estos.
Es un programa bastante sencillo para elaborar esquemas de mando y potencia. CADe_SIMU es un
programa de CAD electrotécnico que permite insertar los distintos símbolos organizados en librerías y
trazar un esquema eléctrico de una forma fácil y rápida para posteriormente realizar la simulación. El
programa en modo simulación visualiza el estado de cada componente eléctrico cuando está activado al
igual que resalta los conductores eléctricos sometidos al paso de una corriente eléctrica.
Por medio del interface CAD el usuario dibuja el esquema de forma fácil y rápida. Una vez realizado el
esquema por medio de la simulación se puede verificar el correcto funcionamiento.
Actualmente dispone de las siguientes librerías de simulación:

Alimentaciones tanto de CA como de CC.

Fusibles y seccionadores.

Interruptores automáticos, interruptores diferenciales, relé térmico, y disyuntores.

Contactares e interruptores de potencia.
158

Motores eléctricos.

Variadores de velocidad para motores de CA y CC.

Contactos auxiliares y contactos de temporizadores.

Contactos con accionamiento, pulsadores, setas, interruptores, finales de carrera y contactos de
relés térmicos.

Bobinas, temporizadores, señalizaciones ópticas y acústicas.

Detectores de proximidad y barreras fotoeléctricas.

Conexionado de cables unipolares y tripolares, mangueras y regletas de conexión.
REDOX MULTIMEDIA
Redox multimedia es un software interactivo realizado para el aprendizaje de personas y aplicar estos
conocimientos en caso de necesitarlo. Redox multimedia es una biblioteca que dispone de diversos
temas. Electricidad; dispone de temas como motores eléctricos, generadores eléctricos, maquinas
eléctricas y automatismos eléctricos.
Es una Herramienta de aplicación universal y mantenimiento industrial muy efectivo programa
con
conceptos adicionales, definiciones concisas de cada tema y subtema.
Podemos encontrar cursos programados en el tema de electricidad.
Este software es conocido por su profesionalismo al crear estos eficaces programas, Redox multimedia
realizo un estudio de la automatización industrial, maquinas eléctricas e hidráulica y neumática.
Todo en un campo técnico.
LOGO SOFT 230 RC.
"LOGO! es un módulo lógico universal de Siemens para la electrotecnia, que permite solucionar las
aplicaciones cotidianas con un confort decisivamente mayor y menos gastos."
Para las aplicaciones en serie en la construcción de máquinas pequeñas, aparatos y armarios de
distribución, así como en el sector de instalaciones.
CARACTERÍSTICAS
El Logo 230 RC, se encuentra dentro de los modelos Basic, en la categoría:
Categoría 2 > 24 V, es decir 115...240 V AC/DC, esto quiere decir que su voltaje de alimentación es
mayor que 24 voltios, con posibles conexiones a 115/240 voltios AC o 115/240 voltios DC.
Y a su vez:
159
Variante con pantalla: 8 entradas y 4 salidas.
El logo 230 RC, dentro de la categoría Basic posee las siguientes características básicas:
 Entradas digitales I1 hasta I24
 Entradas analógicas AI1 hasta AI8
 Salidas digitales Q1 hasta Q16
 Salidas analógicas AQ1 y AQ2
 Marcas digitales M1 hasta M24, M8: marcas de arranque
 Marcas analógicas AM1 hasta AM6
 Bits de registro de desplazamiento S1 hasta S8
 4 teclas de cursor
 16 salidas no conectadas X1 hasta X16.
Es importante la identificación del LOGO, pues su nombre proporciona información acerca de las
propiedades específicas de cada modelo.

12/24: versión de 12/24 V

230: versión 115...240 V

R: salidas de relé (sin R: salidas de transistor)

C: Temporizador semanal integrado

o: variante sin pantalla (”LOGO! Pure”)

DM: módulo digital

AM: módulo analógico

CM: módulo de comunicación (p.ej. módulo EIB/KNX)
En el caso del logo 230 RC, estas características nos indican que:
Su versión, puede trabajar indistintamente a 115 voltios, o 240 voltios.
Cuenta con salidas a relé, con una corriente inductiva no mayor a 3 Amperios, y una corriente resistiva no
mayor de 10 Amperios.
También cuenta con temporizador semanal integrado.
EL LOGO 230 RC CUENTA CON 3 MODOS DE FUNCIONAMIENTO:
Modo programación - Para elaborar el programa
Modo RUN - Para poner en marcha el Logo!
Modo parametrización - Para modificar los parámetros de algunas de las funciones, tiempo, computo,
relojes, etc.
El modo parametrización resulta muy interesante ya que permite al usuario realizar los ajustes de la
instalación sin modificar el programa.
160
El técnico, en modo programación, decidirá cuales son los parámetros que el usuario pueda cambiar. Es
decir que si desea que el tiempo de un temporizador no sea modificado, se puede configurar dicho
bloque para que no esté disponible en la parametrización.
EL SÍMBOLO PARA EL LOGO 320 RC ES EL SIGUIENTE:
Se puede observar en su Variante con pantalla, dispone de 8 entradas y 4 salidas.
MÓDULOS DE AMPLIACIÓN PARA COMPATIBLES CON LOGO 230 RC.
Normas:

Los módulos digitales sólo pueden conectarse a dispositivos de la misma clase de tensión.

Los módulos analógicos y de comunicación pueden conectarse a dispositivos de cualquier clase
de categoría.

Puede sustituir dos módulos DM 8 iguales por un módulo DM 16 sin realizar cambios.
Es estas normas, el logo 230 RC posee un aislamiento galvánico para que sea conectado únicamente
con los módulos de expansión compatibles con él siendo estos los Siguientes:
Designación
Alimentación
Entradas
Salidas
LOGO! DM 16 230R
115...240 V CA/CC
8 digitales
8 relés de 5A
Designación
Alimentación
Entradas
Salidas
LOGO! DM 8 230R
115...240 V CA/CC
4 digitales
4 relés de 5A
DM 8 230R
DM 16 230R
Los módulos digitales y analógicos están integrados en 2 o 4 TE y disponen de dos interfaces de
ampliación respectivamente, de modo que se puede conectar otro módulo a cada uno de ellos.
ESTRUCTURA MÁXIMA
Estructura máxima de un LOGO! sin entradas analógicas (230RC)
161
PARTES DEL LOGO 230 RC
1)Alimentación de tensión.
2)Entradas.
3)Salidas.
4)Receptáculo de módulo con revestimiento.
5)Panel de manejo.
6)Pantalla LCD.
7)Interfaz de ampliación.
8)Codificación mecánica – conectores.
LENGUAJES
El logo 230 RC, cuenta con los lenguajes Ladder, Grafcet.
LENGUAJE LADDER.
El LADDER, también denominado lenguaje de contactos o en escalera, es un lenguaje de programación
gráfico muy popular dentro de los autómatas programables debido a que está basado en los esquemas
eléctricos de control clásicos. De este modo, con los conocimientos que todo técnico eléctrico posee, es
muy fácil adaptarse a la programación en este tipo de lenguaje.
162
ELEMENTOS DE PROGRAMACIÓN
Para programar un autómata con LADDER, además de estar familiarizado con las reglas de los circuitos
de conmutación, es necesario conocer cada uno de los elementos de que consta este lenguaje. A
continuación se describen de modo general los más comunes.
Contacto normalmente abierto.
Bobina
Contacto normalmente cerrado
Salida invertida
Contacto
Salida analógica
analógico
LENGUAJE GRAFCET
El GRAFCET es un grafo o diagrama funcional normalizado, que permite hacer un modelo del proceso a
automatizar, contemplando entradas, acciones a realizar, y los procesos intermedios que provocan estas
acciones. Inicialmente fue propuesto para documentar la etapa secuencial de los sistemas de control de
procesos a eventos discretos. No fue concebido como un lenguaje de programación de autómatas, sino
un tipo de Grafo para elaborar el modelo pensando en la ejecución directa del automatismo o programa
de autómata. Varios fabricantes en sus autómatas de gama alta hacen este paso directo, lo que lo ha
convertido en un potente lenguaje gráfico de programación para autómatas, adaptado a la resolución de
sistemas secuenciales. En la actualidad no tiene una amplia difusión como lenguaje, puesto que la
mayoría de los autómatas no pueden programarse directamente en este lenguaje, a diferencia del
Lenguaje Ladder. Pero se ha universalizado como herramienta de modelado que permite el paso directo
a programación, también con Ladder.
ELEMENTOS DE PROGRAMACIÓN
163
APLICACIONES

Irrigación de plantas en invernáculos

Control de cintas transportadoras

Control de una máquina dobladora

Alumbrado de escaparates

Instalación de timbres, p.ej. en una escuela

Supervisión de aparcamientos de automóviles

Alumbrado de exteriores

Control de persianas

Alumbrado exterior e interior en una casa

Control de una centrifugadora de leche

Alumbrado de una sala de gimnasia

Explotación uniforme de 3 consumidores

Control secuencial de máquinas para soldar cables de grandes secciones

Interruptores escalonados, p.ej. para ventiladores

Control secuencial de calderas de calefacción

Control de varios pares de bombas con operación centralizada
COMPUERTAS LÓGICAS
Una compuerta lógica es un dispositivo que nos permite obtener resultados, dependiendo de los valores
de las señales que le ingresemos. Es necesario aclarar entonces que las compuertas lógicas se
comunican entre sí (incluidos los microprocesadores), usando el sistema BINARIO. Este consta de solo 2
indicadores 0 y 1 llamados BIT dado que en electrónica solo hay 2 valores equivalentes 0=0volt 1=5volt
(conectado-desconectado). Es decir que cuando conectamos una compuerta a el negativo equivale a
introducir un cero (0) y por el contrario si derivamos la entrada a 5v le estamos enviando un uno (1).
164
Ahora para comprender como se comporta cada compuerta se debe ver su TABLA DE VERDAD. Esta
nos muestra todas las combinaciones lógicas posibles y su resultado.
COMPUERTA BUFFER
La compuerta BUFFER es la más básica de todas, simplemente toma el valor que se le entrega y lo deja
pasar tal cual. Esto sirve para ajustar y aislar niveles lógicos ya que no se pueden conectar infinita
cantidad de compuertas a una misma señal, ya que el voltaje del nivel 1 empieza a decaer y el sistema
falla.
Tabla
de
verdad
A
X
0
0
1
1
COMPUERTA NOT
La compuerta NOT es un tanto parecida al buffer salvo por que invierte el valor que se le entrega.
También tiene la utilidad de ajustar niveles pero tomando en cuenta que invierte la señal.
Tabla
de
verdad
A
X
0
1
1
0
COMPUERTA AND
La compuerta AND hace la función de multiplicación lógica. Es decir toma los valores que le aplicamos a
sus entradas y los multiplica.
165
Tabla
de
verdad
AND
A
B
X
0
0
0
0
1
0
1
0
0
1
1
1
COMPUERTA NAND
La compuerta NAND también hace la función de multiplicación, pero entrega el valor negado. Esto es
muy útil, dado que si estuviéramos usando una AND normal tendríamos que usar otro chip con un NOT
para negar el resultado.
Tabla
de
verdad
NAND
A
B
X
0
0
1
0
1
1
1
0
1
1
1
0
COMPUERTA OR
La compuerta OR realiza la función de suma lógica. Cuando se le aplica un uno a cualquiera de sus
entradas el resultado de salida será uno, independiente del valor de la otra entrada. Excepto cuando las
dos entradas estén en 0 la salida será 0.
Tabla de verdad
OR
A
B
X
0
0
0
0
1
1
1
0
1
1
1
1
166
COMPUERTA NOR
La compuerta NOR realiza la función de suma, pero entrega el resultado invertido, ahorrándonos un
NOT. Su salida será 1 solo si las dos entradas son 0.
Tabla de verdad
NOR
A
B
X
0
0
1
0
1
0
1
0
0
1
1
0
COMPUERTA X-OR
Esta compuerta XOR (or-exclusiva) se comporta de una manera especial. Su característica especial es
que el resultado de salida será 1 si las dos entradas son distintas, sean 0-1 o 1-0.
Tabla de verdad
X-OR
A
B
X
0
0
0
0
1
1
1
0
1
1
1
0
COMPUERTA X-NOR
Esta compuerta XNOR o Nor exclusiva, también se comporta de una manera especial. Su característica
es que el resultado de salida será 1 si las dos entradas son del mismo valor, sean 0-0 o 1-1.
Tabla de verdad XNOR
A
B
X
0
0
1
0
1
0
167
1
0
0
1
1
1
ENTRADAS DIGITALES
Los módulos de entrada digitales permiten conectar a los autómatas captadores de tipo todo o nada
como finales de carrera pulsadores...
Los módulos de entrada digitales trabajan con señales de tensión, por ejemplo cuando por una vía llegan
24 voltios se interpreta como un "1" y cuando llegan cero voltios se interpreta como un "0"
El proceso de adquisición de la señal digital consta de varias etapas.

Protección contra sobretensiones

Filtrado

Puesta en forma de la onda

Aislamiento galvánico o por opto acoplador.

ENTRADAS ANALÓGICAS
Los módulos de entrada analógicas permiten que los autómatas programables trabajen con accionadores
de mando analógico y lean señales de tipo analógico como pueden ser la temperatura, la presión o el
caudal.
Los módulos de entradas analógicas convierten una magnitud analógica en un número que se deposita
en una variable interna del autómata. Lo que realiza es una conversión A/D, puesto que el autómata solo
trabajar con señales digitales. Esta conversión se realiza con una precisión o resolución determinada
(número de bits) y cada cierto intervalo de tiempo (periodo muestreo).
Los módulos de entrada analógica pueden leer tensión o intensidad.
El proceso de adquisición de la señal analógica consta de varias etapas:

Filtrado

Conversión A/D

Memoria interna
SALIDAS DIGITALES
Un módulo de salida digital permite al autómata programable actuar sobre los preaccionadores y
accionadores que admitan ordenes de tipo todo o nada.
El valor binario de las salidas digitales se convierte en la apertura o cierre de un relé interno del
autómata en el caso de módulos de salidas a relé.
168
En los módulos estáticos (bornero), los elementos que conmutan son los componentes electrónicos como
transistores o triacs, y en los módulos electromecánicos son contactos de relés internos al módulo.
Los módulos de salidas estáticos al suministrar tensión, solo pueden actuar sobre elementos que trabajan
todos a la misma tensión, en cambio los módulos de salida electromecánicos, al ser libres de tensión,
pueden actuar sobre elementos que trabajen a tensiones distintas.
El proceso de envío de la señal digital consta de varias etapas:

Puesta en forma

Aislamiento

Circuito de mando (relé interno)

Protección electrónica

Tratamiento cortocircuitos
SALIDAS ANALÓGICAS
Los módulos de salida analógica permiten que el valor de una variable numérica interna del autómata se
convierta en tensión o intensidad.
Lo que realiza es una conversión D/A, puesto que el autómata solo trabaja con señales digitales. Esta
conversión se realiza con una precisión o resolución determinada (número de bits) y cada cierto intervalo
de tiempo (periodo muestreo).
Esta tensión o intensidad puede servir de referencia de mando para actuadores que admitan mando
analógico como pueden ser los variadores de velocidad, las etapas de los tiristores de los hornos,
reguladores de temperatura... permitiendo al autómata realiza funciones de regulación y control de
procesos continuos.
El proceso de envío de la señal analógica consta de varias etapas:

Aislamiento galvánico

Conversión D/A

Circuitos de amplificación y adaptación

Protección electrónica de la salida
PLC
CARACTERÍSTICAS DE LOS AUTÓMATAS PLC:
A diferencia de otros equipos es que los autómatas están blindados para condiciones severas (como el
polvo, humedad, calor, frío) y tienen la facilidad para ampliar sus entradas/salidas (I/O). A estas E/S se
169
conectan sensores y actuadores. PLC lee interruptores, variables analógicas del proceso (como
temperatura y presión), posiciones de los sistemas de posicionamiento complejos.
Los hay de uso para aplicaciones de visión artificial. En el lado del actuador, motores eléctricos, cilindros
neumáticos o hidráulicos, relés magnéticos, solenoides o salidas analógicas.
PARTES PRINCIPALES DEL PLC:
Los componentes de un PLC son;
1.-Rack principal
2.- Fuente de alimentación
3.- CPU
4.- Tarjetas entradas/salidas digitales
5.- Tarjetas entradas/salidas analógicas
6.- Tarjetas especiales
RACK PRINCIPAL
Este elemento es sobre el que se "enchufan" o conectan el resto de los elementos. Va atornillado a la
placa de montaje del armario de control. Aloja a un número finito de elementos dependiendo del
fabricante y conectarse a otros racks similares mediante un cable al efecto, llamándose en este caso rack
de expansión.
FUENTE DE ALIMENTACIÓN
Es la encargada de suministrar la tensión y corriente necesarias tanto a la CPU como a las tarjetas
(según fabricante). La tensión de entrada es normalmente de 110/220VAC de entrada y 24 DCV de salida
que es con la que se alimenta a la CPU.
CPU: Es el cerebro del PLC. Consta de uno o varios microprocesadores (según fabricante) que se
programan mediante un software propio. La mayoría de ellos ofrecen varias formas de programación
(lenguaje contactos, lenguaje nemónico o instrucciones, lenguaje de funciones, grafcet, etc). Trabajan
según la lógica de 0 y 1, esto es, dos estados para un mismo bit. Normalmente trabajan con bases de 16
bits, del 0 al 15 aunque algunos modernos trabajan con bases de 32 bits. Según los modelos de CPU
ofrecen en principio más o menos capacidad de memoria pero también va ligado esto a un aumento de la
velocidad del reloj del procesador y prestaciones de cálculo o funciones matemáticas especiales.
170
TARJETAS ENTRADAS/SALIDAS DIGITALES
Se enchufan o conectan al rack y comunican con la CPU a través de la citada conexión. En el caso de
las entradas digitales transmiten los estados 0 o 1 del proceso (presos tatos, finales carrera, detectores,
conmutadores, etc.) a la CPU. En el caso de las salidas, la CPU determina el estado de las mismas tras
la ejecución del programa y las activa o desactiva en consecuencia.
Normalmente se utilizan tarjetas de entradas de 24 DCV y salidas de 24 DCV, aunque también las hay de
110 y 220 VAC, depende de las preferencias y normativas locales. Las hay de 8, 16 y 32 entradas o
salidas o mezclas de ambas.
TARJETAS ENTRADAS/SALIDAS ANALOGICAS
Se enchufan o conectan al rack de igual manera que las anteriores, pero teniendo en cuenta que en
algunos modelos de PLC’s han de estar situadas lo más cerca posible de la CPU. Estas tarjetas leen un
valor analógico e internamente lo convierten en un valor digital para su procesamiento en la CPU. Esta
conversión la realizan los convertidores analógico-digitales internos de las tarjetas que en algunos casos
es uno para todos los canales de entrada o salida aunque actualmente se tiene uno por cada canal de
entrada o salida. En este último caso el procesamiento de las señales analógicas es mucho más rápido
que en el otro.
Estas tarjetas son normalmente de 2, 4, 8 o 16 entradas/salidas analógicas, llamándose a cada una de
ellas canal y empezando por el 0, esto es, una tarjeta de 4 canales analógicos comenzaría por el 0 y
terminaría en el 3. Los rangos de entrada están normalizados siendo lo más frecuente el rango de 4-20
mA (miliamperios) y 0-10 DCV, aunque también existen de 0-20 mA, 1-5V, 0-5V, etc.
TARJETAS ESPECIALES
Se enchufan o conectan al rack y comunican con la CPU a través de la citada conexión. Se utilizan
normalmente para control o monitorización de variables o movimientos críticos en el tiempo, ya que
usualmente realizan esta labor independientemente de la CPU. Son algunas muestras las siguientes:
a) Tarjetas de contaje rápido
b) Tarjetas de posicionamiento de motores
c) Tarjetas de regulación.
171
FUNCIONAMIENTO DEL PLC
El autómata está siempre repitiendo un ciclo, llamado ciclo de SCAN, que consiste en lo siguiente:
a) En primer lugar lee todas las entradas y almacena el estado de cada una de ellas
b) En segundo lugar ejecuta las operaciones del programa siguiendo el orden en que se han grabado
(ejecuta el segmento 1 del módulo PB 0, a continuación el segmento 2 del mismo módulo, y así hasta
terminar con todos los segmentos del módulo PB 0, a continuación hace lo mismo con el módulo PB 1, el
PB2,…)
Todo esto si el programador en otro tipo de módulos (los OB) no le ha fijado otro orden distinto.
c) En tercer lugar escribe el resultado de las operaciones en las salidas.
d) Una vez escritas todas las salidas (activando o desactivando las que el resultado de las operaciones
así lo requieran) vuelve al paso A.
Este ciclo de Scan se realiza indefinidamente hasta que pasemos el conmutador de la CPU a la posición
STOP.
LENGUAJES DEL PLC
Se puede definir un programa como un conjunto de instrucciones, órdenes y símbolos reconocibles por el
PLC, a través de su unidad de programación, que le permiten ejecutar una secuencia de control deseada.
El Lenguaje de Programación en cambio, permite al usuario ingresar un programa de control en la
memoria del PLC, usando una sintaxis establecida.
Al igual como los PLC’s se han desarrollado y expandido, los lenguajes de programación también se han
desarrollado con ellos. Los lenguajes de hoy en día tienen nuevas y más versátiles instrucciones y con
mayor poder de computación. Por ejemplo, los PLC’s pueden transferir bloques de datos de una
localización de memoria a otra, mientras al mismo tiempo llevan cabo operaciones lógicas y matemáticas
en otro bloque. Como resultado de estas nuevas y expandidas instrucciones, los programas de control
pueden ahora manejar datos más fácilmente.
Adicionalmente a las nuevas instrucciones de programación, el desarrollo de nuevos módulos de
entradas y salidas también ha obligado a cambiar las instrucciones existentes.
172
PROGRAMAS DE APLICACIÓN Y DEL SISTEMA
Los programas de aplicación que crean los usuarios están orientados a ejecutar, a través del controlador,
tareas de automatización y control. Para ello, el usuario escribe el programa en el lenguaje de
programación que mejor se adapte a su trabajo y con el que sienta poseer un mejor dominio. En este
punto es importante señalar, que algunos fabricantes no ofrecen todas las formas de representación de
lenguajes de programación, por lo que el usuario deberá adaptarse a la representación disponible
Por otro lado, el conjunto de programas que realizan funciones operativas internas del controlador,
incluyendo los traductores de lenguaje, reciben la denominación de programas del sistema o software
del sistema. Un elemento importante de éste, es el sistema operativo, cuyos servicios incluyen el manejo
de los dispositivos de entrada y salida del PLC, el almacenamiento de la información durante largos
períodos, el procesamiento de los programas del usuario, etc. Estos programas ya vienen escritos y
están almacenados en una memoria No volátil dentro de la CPU, por lo tanto no se pierden ni alteran en
caso de pérdida de alimentación al equipo. El usuario No tiene acceso a ellos.
TIPOS DE LENGUAJES DE PROGRAMACIÓN DE PLC
En la actualidad cada fabricante diseña su propio software de programación, lo que significa que existe
una gran variedad comparable con la cantidad de PLC’s que hay en el mercado. No obstante,
actualmente existen tres tipos de lenguajes de programación de PLC’s como los más difundidos a nivel
mundial; estos son:
- Lenguaje de contactos o Ladder
- Lenguaje Booleano (Lista de instrucciones)
- Diagrama de funciones
Es obvio, que la gran diversidad de lenguajes de programación da lugar a que cada fabricante tenga su
propia representación, originando cierta incomodidad al usuario cuando programa más de un PLC.
Símbolo
Nombre
Contacto
NA
Contacto
NC
Descripción
Se activa cuando hay un uno lógico en el elemento que representa, esto es, una
entrada (para captar información del proceso a controlar), una variable interna o un
bit de sistema.
Su función es similar al contacto NA anterior, pero en este caso se activa cuando
hay un cero lógico, cosa que deberá de tenerse muy en cuenta a la hora de su
utilización.
173
Bobina
NA
Bobina
NC
Bobina
SET
Bobina
SET
Se activa cuando la combinación que hay a su entrada (izquierda) da un uno lógico.
Su activación equivale a decir que tiene un uno lógico. Suele representar elementos
de salida, aunque a veces puede hacer el papel de variable interna.
Se activa cuando la combinación que hay a su entrada (izquierda) da un cero
lógico. Su activación equivale a decir que tiene un cero lógico. Su comportamiento
es complementario al de la bobina NA.
Una vez activa (puesta a 1) no se puede desactivar (puesta a 0) si no es por su
correspondiente bobina en RESET. Sirve para memorizar bits y usada junto con la
bina RESET dan una enorme potencia en la programación.
Permite desactivar una bobina SET previamente activada.
Los lenguajes en siemens son:
Kop - ladder es como contactos y relé
Awl - es por código
Fup - es por diagramas de flujo
Aplicaciones del PLC:
El PLC por sus especiales características de diseño tiene un campo de aplicación muy extenso. La
constante evolución del hardware y software amplía constantemente este campo para poder satisfacer
las necesidades que se detectan en el espectro de sus posibilidades reales.
Su utilización se da fundamentalmente en aquellas instalaciones en donde es necesario un proceso de
maniobra, control, señalización, etc., por tanto, su aplicación abarca desde procesos de fabricación
industriales de cualquier tipo a transformaciones industriales, control de instalaciones, etc.
Sus reducidas dimensiones, la extremada facilidad de su montaje, la posibilidad de almacenar los
programas para su posterior y rápida utilización, la modificación o alteración de los mismos, etc., hace
que su eficacia se aprecie fundamentalmente en procesos en que se producen necesidades tales como:

Espacio reducido.

Procesos de producción periódicamente cambiantes.

Maquinaria de procesos variables.

Instalación de procesos complejos y amplios.

Chequeo de programación centralizada de las partes del proceso.

Su uso se da en:

Maniobra de máquinas

Maquinaria industrial de plástico

Máquinas transfer
174

Maquinaria de embalajes

Maniobra de instalaciones:

Instalación de aire acondicionado, calefacción...

Instalaciones de seguridad

Señalización y control:

Chequeo de programas

Señalización del estado de procesos
EJEMPLOS DE APLICACIONES DE UN PLC
A) Maniobras de Máquinas
Maquinaria industrial del mueble y la madera.
Maquinas-herramientas complejas.
Maquinaria de ensamblaje.
B) Maniobra de Instalaciones
Instalaciones de almacenamiento y transporte.
Instalaciones de plantas embotelladoras.
Instalaciones en la industria automotriz
COMPUERTAS LÓGICAS DEL PLC
Compuerta lógica AND
Las puertas lógicas AND (o Y en castellano) son circuitos de varias entradas y una sola salida,
caracterizadas porque necesitan disponer de un nivel 1 en todas las primeras para que también
la salida adopte ese nivel.
Basta con que una o varias entradas estén en el nivel 0 para que la salida suministre también dicho nivel.
Todas las unidades AND o derivadas del AND, deben tener señal simultánea en todas sus entradas para
disponer de señal de salida.
Observando el funcionamiento de la unidad AND se comprende fácilmente que las entradas pueden ser
aumentadas indefinidamente. Las compuertas AND pueden tener más de dos entradas y por definición,
la salida es 1 si cualquier entrada es 1.
Compuerta lógica NAND
La función NO-Y, llamada más comúnmente NAND es la negación de la función Y (AND) precedente. Así
como en una puerta Y se necesita que exista nivel 1 en todas las entradas para obtener el mismo nivel en
175
la salida, en una NAND el nivel de la salida seria 0 en las mismas condiciones. Por el contrario, cuando
hay un nivel 0 en alguna de las entradas de una puerta Y la salida esta a nivel 0, mientras que en iguales
circunstancias en una puerta NAND el nivel de salida seria 1. Una designación más adecuada habría sido
AND invertido puesto que Es la función AND la que se ha invertido.
Compuerta lógica OR
La función reunión, también llamada O, al traducir su nombre ingles OR, es la que solo necesita que
exista una de sus entradas a nivel 1 para que la salida obtenga este mismo nivel.
La expresión algebraica de esta función, suponiendo que disponga de dos entradas, es la siguiente: s =
a + b. Es suficiente que tenga señal en cualquiera de sus entradas para que de señal de salida (OR). Las
compuertas OR pueden tener más de dos entradas y por definición la salida es 1 si cualquier entrada es
Compuerta lógica NOR
La función NOR consiste en la negación de la O, o sea, así como esta suministra nivel 1 a su salida si
cualquiera de las entradas que posee esta a nivel 1, una puerta NOR se comporta justamente al revés.
En la función NOR es suficiente aplicarle una cualquiera de sus entradas para que niegue su salida. la
NOR pueden tener más de dos entradas, y la salida es siempre el complemento de las funciones AND u
OR, respectivamente.
Compuerta lógica EX - OR
La función O exclusiva (“exclusive OR” según el idioma ingles) se caracteriza porque su salida esta a
nivel 1 siempre y cuando también lo estén un número impar de sus entradas.
Para conseguir la función O exclusiva de 3 entradas pueden usarse funciones O exclusiva de dos
entradas para acoplarse entre sí.
Compuerta lógica EX - NOR
Es la función negada de la compuerta EX - OR y es el contrario de la EX - OR, su salida presenta nivel 1
cuando sus entradas se encuentran en el mismo nivel, sin importar que dicho nivel sea 1 o 0, al igual que
las EX - AND.
ENTRADAS DEL PLC
Entradas Digitales
Los módulos de entradas digitales permiten conectar al autómata a captadores de tipo todo o nada como
finales de carrera. Los módulos de entrada digitales trabajan con señales de tensión, por ejemplo cuando
176
por una vía llegan 24 voltios se interpreta como un “1” y cuando llegan 0 voltios se interpreta como un
“0”.El proceso de adquisición de la señal digital consta de varias etapas que son:
Entradas Analógicas
Los Módulos de entrada analógicos permiten que los autómatas programables trabajen con de mando
analógico y lean señales de tipo analógico que puedan ser la temperatura, la presión o el caudal.
Los módulos de entradas analógicas convierten una magnitud analógica en un número que se deposita
en una variable interna del autómata convirtiéndola en una señal digital ya que el autómata solo trabaja
con señales digitales. Los módulos de entrada analógica pueden leer tensión o intensidad.
El proceso de adquisición de la señal analógica consta de las siguientes etapas:

Filtrado

Conversión A/D

Memoria interna
SALIDAS DEL PLC
Salidas Digitales
Un módulo de salidas digitales permite al autómata programable actuar sobre lo pre-accionadores y
accionadores que admitan ordenes de tipo todo o nada. El valor binario de las salidas digitales se
convierte en la apertura o cierre de un relé interno del autómata en el caso de módulos de salidas a relé.
Los módulos de salidas estáticos al suministrar tensión solo pueden actuar sobre elementos que trabajan
todos a la misma tensión, en cambio los módulos de salidas electromecánicas son contactos de relé
internos al módulo, y puedan trabajar sobre elementos que trabajen a tensiones distintas.
El proceso de envío de la señal digital consta de varias etapas que son:

Puesta en forma

Aislamiento

Circuito de mando

Protección electrónica

Tratamiento de cortocircuitos
SALIDAS ANÁLOGAS
Los módulos de salida analógica permiten que el valor de una variable numérica interna del autómata se
convierta en tensión o intensidad.
177
Lo que realiza es una conversión D/A, puesto que el autómata solo trabaja con señales digitales. Esta
conversión se realiza con una precisión o resolución determinada y cada cierto intervalo de tiempo.
Esta tensión o intensidad puede servir de referencia de mando para actuadores que admitan mando
analógico como pueden ser los variadores de velocidad, las etapas de los tiristores de los hornos,
reguladores de temperatura, etc. permitiendo al autómata realizar funciones de regulación y control de
procesos continuos.El proceso de envío de la señal analógica consta de varias etapas que son:
Aislamiento galvánico
Conversión D/A
Circuitos de amplificación y adaptación
Protección electrónica de la salida
PLC: Cómo funciona
PLC usa los cables eléctricos para transmitir datos, para lo cual lo primero que necesita es separar de
algún modo la información digital de la seña eléctrica que sirve para alimentar
nuestros
electrodomésticos.
Esto lo consigue de
forma similar a cómo las
líneas ADSL separan
la señal de voz de la de
datos, es decir, con
un filtrado en frecuencia.
Por
tenemos
una
parte
eléctrica que viaja a baja frecuencia (en
la
corriente
España a 50 Hz) y a
relativamente alto voltaje (220 voltios).
Por otra tenemos la señal de datos que se encuentra en una frecuencia superior (decenas de MHz) y con
un voltaje muy inferior, que es separada mediante un filtro incluido en los adaptadores PLC.
Los estándares asociados a la tecnología PLC fueron definidos por la HomePlugPowerline Alliance y por
la Universal PowerlineAssociation. El más habitual es el HomePlug, normativa que encontramos en la
mayoría de equipos de uso doméstico que podemos adquirir en el mercado y que nos permite
conexiones entre todo tipo de equipos (además de ordenadores) como televisores, sistemas de sonido,
videoconsolas, etc.
REDES PLC: VENTAJAS E INCONVENIENTES
Ya lo hemos ido comentando, pero vamos a dejarlo claro: PLC actualmente es una tecnología que
permite interconectar equipos dentro de una red doméstica. Es decir, no nos proporciona acceso a
Internet, algo para lo cual deberemos tener una conexión de ADSL, fibra óptica, cable o Internet móvil por
ejemplo.
178
Su principal ventaja es que nos permite instalar una red en casa sin tener que desplegar cables ni tener
que realizar difíciles configuraciones como puede llegar a suceder con WiFi.
Además, es una tecnología bastante rápida, siempre que las condiciones de nuestra instalación eléctrica
sean adecuadas (veremos este punto con más detalle en la segunda parte del especial), permitiéndonos
velocidades de red que según el adaptador pueden alcanzar los 500 Mbps. También tiene una amplia
cobertura, típicamente de varios centenares de metros lineales en el cableado.
Su principal inconveniente en mi opinión es el precio, ya que los adaptadores no son baratos, aunque en
los últimos años su consumo se ha incrementado bastante permitiendo una notable reducción de precios.
Además, habitualmente necesitaremos adquirir un adaptador por cada equipo que queramos conectar a
la Red (existen alternativas como veremos posteriormente).
Relacionado con la amplia cobertura tenemos posibles problemas de seguridad. Es decir, que un vecino
pueda conectarse sin permiso a nuestra red. Esta situación es poco probable y la mayoría de los
adaptadores la solucionan mediante sistemas de cifrado que protegen nuestras comunicaciones de
posibles “espías” en nuestro edificio.
En la segunda parte del especial os comentaremos los casos de uso más frecuentes y trucos para
exprimir al máximo nuestras redes PLC
Crear una solución de automatización con un Micro--PLC
Existen diversos métodos para crear una solución de automatización con un Micro--PLC.
Las reglas generales siguientes se pueden aplicar a numerosos proyectos. No obstante, tambiéndeberá
tener en cuenta las reglas de su empresa y su propia experiencia.
Estructurar el proceso o la máquina
Divida el proceso o la máquina en secciones independientes. Estas secciones determinan los límites
entre los diversos sistemas de automatización e influyen en las descripciones de las áreas de funciones y
en la asignación de recursos.
179
Especificar las unidades funcionales
Describa las funciones de cada sección del proceso o de la máquina. Considere los siguientes aspectos:
entradas y salidas, descripción de la operación, estados que deben alcanzarse antes de ejecutar
funciones con cada uno de los actuadores (electroválvulas, motores, accionamientos,
etc.), descripción de la interfaz de operador y de las interfaces con otras secciones del proceso o de la
máquina.
Diseñar los circuitos de seguridad
Determine qué aparatos requieren un cableado permanente por motivos de seguridad.
Si fallan los sistemas de automatización, puede ocurrir un arranque inesperado o un cambio en el
funcionamiento de las máquinas. En este caso, pueden producirse lesiones graves o daños materiales.
Por tanto, es preciso utilizar dispositivos de protección contra sobrecargas electromecánicas que
funcionen independientemente del S7--200, evitando así las condiciones inseguras. Para diseñar los
circuitos de seguridad:

Defina el funcionamiento erróneo o inesperado de los actuadores que pudieran causar
peligros.

Defina las condiciones que garanticen un funcionamiento seguro y determine cómo detectar
esas condiciones, independientemente del S7--200.

Defina cómo el S7--200 y los módulos de ampliación deben influir en el proceso cuando se
conecte y desconecte la alimentación, así como al detectarse errores. Esta información se
debe utilizar sólo para diseñar el funcionamiento normal y el funcionamiento anormal
esperado, sin poderse aplicar para fines de seguridad.

Prevea dispositivos de parada de emergencia manual o de protección contra sobrecargas
electromagnéticas que impidan un funcionamiento peligroso, independientemente del

S7--200.

Desde los circuitos independientes, provea información de estado apropiada al S7—200para
que el programa y las interfaces de operador dispongan de los datos necesarios.

Defina otros requisitos adicionales de seguridad para que el proceso se lleve a cabo deforma
segura y fiable.
Definir las estaciones de operador
Conforme a las funciones exigidas, cree planos de las estaciones de operador considerando los aspectos
siguientes:

Panorámica de la ubicación de todas las estaciones de operador con respecto al proceso o
máquina

Disposición mecánica de los componentes (pantalla, interruptores y lámparas) de la estación
de operador
180

Esquemas eléctricos con las correspondientes E/S de la CPU S7--200 o del módulo de
ampliación

Conceptos de programación, convenciones y funciones
Crear los planos de configuración
Conforme a las funciones exigidas, cree planos de configuración del sistema de automatización
considerando los aspectos siguientes:

Panorámica de la ubicación de todos los S7--200 con respecto al proceso o máquina

Disposición mecánica de los S7--200 y módulos de ampliación (incluyendo armarios, etc.)

Esquemas eléctricos de todos los S7--200 y módulos de ampliación (incluyendo los números
de referencia, las direcciones de comunicación y las direcciones de E/S).
Crear una lista de nombres simbólicos (opcional)
Si desea utilizar nombres simbólicos para el direccionamiento, elabore una lista de nombres simbólicos
para las direcciones absolutas. Incluya no sólo las E/S físicas, sino también todos los demás elementos a
utilizar en el programa.
Elementos básicos de un programa
Un bloque de programa se compone del código ejecutable y los comentarios.
El código ejecutable comprende el programa principal, así como subrutinas y/o rutinas de interrupción
(opcionales). El código se compila y se carga en el S7--200, a excepción de los comentarios del
programa. Las unidades de organización (programa principal, subrutinas y rutinas de interrupción) sirven
para estructurar el programa de control.
El programa de ejemplo siguiente incluye una subrutina y una rutina de interrupción.
Este programa utiliza una interrupción temporizada para leer el valor de una entrada analógica cada 100
ms.
PROGRAMA PRINCIPAL
Esta parte del programa contiene las operaciones que controlan la aplicación. El S7--200 ejecuta estas
operaciones en orden secuencial una vez por ciclo. El programa principal se denomina también OB1.
Manual del sistema de automatización S7—200.
181
Variadores de frecuencia industrial
Un variador de frecuencia es un sistema para el control de la velocidad rotacional de un motor de
corriente alterna (AC) por medio del control de la frecuencia de alimentación suministrada al motor. Un
variador de frecuencia es un caso especial de un variador de velocidad. Los variadores de frecuencia son
también conocidos como drivers de frecuencia ajustable (AFD), drivers de CA, micro drivers o inversores.
Dado que el voltaje es variado a la vez que la frecuencia, a veces son llamados drivers VVVF (variador
de voltaje variador de frecuencia).
Características de los variadores de frecuencia industriales
El variador de frecuencia o velocidad es un convertidor de energía cuya misión es controlar la energía
entregada al motor. Se utiliza en motores asíncronos de jaula de ardilla. Sus características permiten:

Aceleración progresiva.

Deceleración progresiva. Más rápida de la natural añadiendo par de frenado, o más lenta
añadiendo par motor durante el frenado.

Fijar con precisión la velocidad de funcionamiento. Una o varias velocidades.

Limitar la intensidad de arranque.

Realizar paradas con precisión del motor, mediante la inyección de corriente continua al
devanado estatórico.

Inversión del sentido de giro.
Realizan una protección total del motor y del variador, a saber:

Protección térmica de motores y del propio variador.

Protección contra cortocircuitos entre fase y tierra y entre fases.

Protección contra sobretensiones y caída de tensión.

Desequilibrio entre fases.

Funcionamiento en monofásico.
182
Los variadores de frecuencia se usan en sin fin de aplicaciones: Ascensores, compresores, bombas,
grúas, cintas transportadoras, ventiladores, apiladores, etc.
Aplicaciones de los variadores de frecuencia
Los variadores de frecuencia tienen sus principales aplicaciones en los siguientes tipos de
máquinas:
• Transportadoras. Controlan y sincronizan la velocidad de producción de acuerdo al tipo de
producto que se transporta, para dosificar, para evitar ruidos y golpes en transporte de botellas
y envases, para arrancar suavemente y evitar la caída del producto que se transporta, etc.
• Bombas y ventiladores centrífugos. Controlan el caudal, uso en sistemas de presión constante
y volumen variable. En este caso se obtiene un gran ahorro de energía porque el consumo
varía con el cubo de la velocidad, o sea que para la mitad de la velocidad, el consumo es la
octava parte de la nominal.
• Bombas de desplazamiento positivo. Control de caudal y dosificación con precisión,
controlando la velocidad. Por ejemplo en bombas de tornillo, bombas de engranajes. Para
transporte de pulpa de fruta, pasta, concentrados mineros, aditivos químicos, chocolates, miel,
barro, etc.
• Ascensores y elevadores. Para arranque y parada suaves manteniendo la copla del motor
constante, y diferentes velocidades para aplicaciones distintas.
• Extrusoras. Se obtiene una gran variación de velocidades y control total de la copla del motor.
• Centrífugas. Se consigue un arranque suave evitando picos de corriente y velocidades de
resonancia.
• Prensas mecánicas y balancines. Se consiguen arranques suaves y mediante velocidades
bajas en el inicio de la tarea, se evitan los desperdicios de materiales.
• Máquinas textiles. Para distintos tipos de materiales, inclusive para telas que no tienen un
tejido simétrico se pueden obtener velocidades del tipo random para conseguir telas especiales.
• Compresores de aire. Se obtienen arranques suaves con máxima copla y menor consumo de
energía en el arranque.
• Pozos petrolíferos. Se usan para bombas de extracción con velocidades de acuerdo a las
necesidades del pozo.
183
CONCLUSIONES
El presente curso ha tratado de lograr influir en el conocimiento de los lectores y creemos que será una
forma de introducir a mucha gente a los que es realmente este mundo de la electricidad y lograr que
puedan tener más puertas abiertas a todos aquellos que deseen optar por esta área.
Que se puede crear una serie de curiosidades no entendibles y con ello lograr que investiguen
constantemente sobre los temas relacionados ya que a nuestro parecer solo si tiene curiosidad de algo
se podrá aprender más
Que nunca se le debe de tener temor a la electricidad ya que es solo un fenómeno que ocurre
constantemente y que sirve de mucha utilidad en el ambiente y si se tienen las bases de conocimiento
sobre esto se puede lograr un mejor manejo de sus diferentes aspectos logrando así que no se pierda la
emoción que esta contiene al experimentarla
Que no servirá como una fuente de información para las nuevas generaciones de estudiantes no solo
para el área interna si no que para todo aquel lugar a donde sea llevado este documento, evidenciando
así el gran potencial que se adquiere al estar educándose en esta institución.
Que la energía tiene muchos usos, tanto buenos como malos. En este caso es la electricidad, es la más
útil actualmente, porque juega un gran papel en la vida cotidiana de todo el mundo haciéndonos así
depender de ella. Pero hay que tener en cuenta los riesgos y las precauciones que se deben tomar, para
manejarla de una buena forma.
184
RECOMENDACIONES
Una recomendación para este temario seria de adjuntar más ejemplos en los temas que conllevan más
matemáticas para poder practicar más con esos mismos ejemplos solo cambiándoles los datos.
También pueden agregar algunos ejemplos de los programas más utilizados en el talle para así poder
estudiar, ya que muchas veces solo la teoría no se comprende bien y es necesario un ejemplo.
Sería bueno también agregarle en el tema de motores los datos de un motor para así poder ver y calcular
los datos para lograr comprender más este tema.
Sería conveniente que se adjuntaran varias imágenes por cada tema, para que se tenga una mejor
compresión de parte del interesado en el documento.
185
BIBLIOGRAFÍA
1. SEARS, FRANCIS W.
Física Universitaria
Undécima Edición
Volumen 2
140-180 p. p.
2. DAUB, G. WILLIAM
Química
Séptima Edición
203-260 p. p.
3. BROWN, THEODORE L.
Química de la Ciencia Central
Novena Edición
90-154 p. p.
186
E- Grafías
1. http://www.google.com.gt/
2. http://webpages.ull.es
3. http://Rincóndelvago.com/
4. http://Monografias.com/
5. http://alipso.com
6. http://grupo-maser.com
7. http://scrib.com/doc/1733445/circuito-RCRIc
8. http://electronicafacil.net/toturiales/leyes-irchoff.php
9. http://unicrom.com/tut_leyoh.asp
10.http://Todoenplcylogo.org.arg
11.
187